TD-SCDMA多模終端生產(chǎn)測試探討

關(guān)鍵字：TD-SCDMA 多模終端

終端生產(chǎn)測試可使用信令模式(綜測儀)和非信令模式(信號源、信號分析儀)兩種方案。綜測儀更符合規范的信令一致性；而信號源、信號分析儀具有更大的靈活性，更快的速度和更好的精度。TD-SCDMA終端測試必須包括對GSM模式的支持，同時(shí)，為提高終端產(chǎn)品的競爭力，廠(chǎng)商生產(chǎn)的TD-SCDMA終端還可能包括GPS、藍牙、WiFi(802.11b/g)、DVB等模式。目前市場(chǎng)上還沒(méi)有能同時(shí)支持這些模式的綜測儀，因而，信號源、信號分析儀在對多模式的支持方面凸顯出優(yōu)勢。對于這種模式缺乏信令支持的弱點(diǎn)，可以通過(guò)芯片廠(chǎng)商提供的物理層(L1)信令模擬軟件進(jìn)行彌補。隨著(zhù)芯片廠(chǎng)商對物理層(L1)信令模擬軟件的逐步開(kāi)放，非信令模式方案越來(lái)越受到終端生產(chǎn)廠(chǎng)商的重視，這代表著(zhù)未來(lái)終端測試的新方向。完整的終端生產(chǎn)測試包括射頻收發(fā)信機校準、射頻收發(fā)信機測試、終端音頻測試、電源測試四個(gè)方面。

本文探討的是基于信號源、信號分析儀、音頻分析儀和通信電源的生產(chǎn)測試方案。對于多模終端的測試，該方案具有全面、快速、精確和靈活的特點(diǎn)。對于TD-SCDMA終端生產(chǎn)商而言，該方案可以打破儀器儀表廠(chǎng)商的技術(shù)壟斷，選擇更具有性?xún)r(jià)比競爭力的生產(chǎn)測試儀表。此外，該方案對于傳統2G和其它3G終端生產(chǎn)商具有同樣的參考意義。

方案簡(jiǎn)介

該方案儀器組成包括：射頻矢量信號源、射頻矢量信號分析儀、音頻分析儀和通信電源，此外還包括射頻收發(fā)耦合器和開(kāi)關(guān)陣列等設備，它們可以對終端進(jìn)行射頻收發(fā)信機校準、射頻收發(fā)信機測試、終端音頻測試、電源測試四個(gè)方面的一站式整體測試。該方案可獨立于模式的限制，提供TD-SCDMA、GSM、藍牙、WiFi(802.11b/g)、DVB、GPS等模式的一站式測試。

圖1是使用Keithley 2910矢量信號源、2810矢量信號分析儀、2306雙通道電源和2015音頻分析儀搭建的測試案例。傳統的綜測儀測試速度受限于空中信令，對于生產(chǎn)廠(chǎng)商而言意味著(zhù)測試成本的提高。作為無(wú)線(xiàn)通信的空中信令，實(shí)際上是屬于手機軟件的問(wèn)題，筆者認為并不需要在生產(chǎn)測試階段進(jìn)行嚴格驗證，而應該將重點(diǎn)集中在影響手機性能的硬件特性上。作為對信令部分的替代，該方案需要芯片廠(chǎng)商提供物理層(L1)控制命令集，并通過(guò)計算機接口對被測件進(jìn)行控制。

選用高速信號源和分析儀，可以突破儀器速度的瓶頸，使方案的測試速度幾乎只是取決于被測件的響應速度，在生產(chǎn)線(xiàn)上可實(shí)現最大的測試吞吐量，為廠(chǎng)商提高測試效率，降低測試成本。

目前中高端信號源和分析儀精度指標高于綜測儀一個(gè)檔次，因而可實(shí)現高精度的測試，增加測試的可靠性，降低誤測率，從而提高測試效率，降低測試成本。

分立的測試儀器可以根據客戶(hù)的具體需要靈活配置，實(shí)現產(chǎn)線(xiàn)測試的靈活搭配，能有效解決生產(chǎn)線(xiàn)測試站之間的“瓶頸效應”問(wèn)題和重配置問(wèn)題。

下面的部分，將針對終端生產(chǎn)測試的四個(gè)方面分別提供具體的測試建議，以供TD-SCDMA終端生產(chǎn)廠(chǎng)商參考。

TD-SCDMA 終端測試一站式解決方案案例。

射頻收發(fā)信機的校準

終端射頻性能的優(yōu)劣直接取決于射頻收發(fā)信機的校準，這是生產(chǎn)測試中最重要的環(huán)節。

終端收發(fā)信機的校準包括對AGC(自動(dòng)增益控制)電壓、AFC(自動(dòng)頻率控制)電壓和APC(自動(dòng)功率控制)電壓三個(gè)核心參數的校準；校準的過(guò)程包括對應測試、校驗值計算(校驗值調整)和校準后數值寫(xiě)入三個(gè)步驟。

1． AGC校準

射頻收信機接收的信號具有很大的功率范圍，通過(guò)對AGC電壓的調整，可以使采樣前的基帶信號幅度維持在一個(gè)恒定的范圍。AGC電壓的校準就是對控制電壓和接收信號功率的對應關(guān)系進(jìn)行測量，并將這種對應關(guān)系寫(xiě)入到存貯介質(zhì)，如E2 ROM。實(shí)際應用中，AGC的控制電壓可能包括1～3級，分別表示為AGC1、AGC2、AGC3，同時(shí)，AGC的校準可能還包括對低噪聲放大器(LNA)開(kāi)關(guān)的操作。

AGC的校準需要的測試儀器是射頻信號源，該信號源能為被測終端提供較大功率范圍的連續波(CW)或特定調制信號。

TD-SCDMA模式AGC校準操作步驟：

1） 通過(guò)物理層信控制命令使手機進(jìn)入TD-SCDMA測試模式，打開(kāi)TD-SCDMA接收機通道；

2） 根據AGC算法要求，通過(guò)信號源列表模式依次發(fā)射一組頻率和功率組合的下行TD-SCDMA RMC12.2k調制信號；

3） 配合步驟2，通過(guò)芯片廠(chǎng)商提供的AGC參數讀取指令讀取AGC參數；

4） 計算調整AGC參數，通過(guò)芯片廠(chǎng)商提供的AGC參數寫(xiě)入指令將調整后的AGC參數值寫(xiě)回E2 ROM。

其它模式，如GSM，AGC校準的步驟與TD-SCDMA類(lèi)似，所不同的是要求終端芯片廠(chǎng)商提供其它模式的物理層(L1)信令模擬軟件和控制接口(并口、串口或USB口)。

2． AFC校準

AFC校準是調整振蕩器的參考頻率，使手機發(fā)射出的信號具有正確的載波頻率。校準的方法是設置手機在一系列特定的頻率上發(fā)射信號，使用信號分析儀測試該信號的頻率誤差，然后計算AFC的補償電壓，并將調整后的AFC電壓寫(xiě)入E2 ROM。
TD-SCDMA模式AFC校準操作步驟：

1） 通過(guò)物理層控制命令使終端進(jìn)入TD-SCDMA測試模式，打開(kāi)TD-SCDMA發(fā)射機通道；

2） 通過(guò)物理層信令模擬指令設定手機發(fā)射信號的頻率和功率；

3） 配合步驟2，使用2810信號分析儀的TD-SCDMA解調分析選件測量終端發(fā)射信號的頻率誤差；

4） 根據測量值計算調整AFC參數，通過(guò)芯片廠(chǎng)商提供的AFC參數寫(xiě)入指令將調整后的AFC參數值寫(xiě)回E2 ROM。

其它模式，如GSM，AFC校準的步驟與TD-SCDMA類(lèi)似，分析儀需具備這些模式信號頻率誤差的分析功能。

3． APC校準

終端發(fā)射機發(fā)射的射頻信號功率值具有一定的控制范圍(功率等級)，APC電壓的調整是實(shí)現不同發(fā)射功率的方法。對APC控制電壓的校準，就是對控制電壓和發(fā)射功率的對應關(guān)系進(jìn)行測量，并把這種對應關(guān)系寫(xiě)入到存貯介質(zhì)。APC校準所需要的測試儀器是信號分析儀，該儀器對終端發(fā)射的射頻信號進(jìn)行瞬時(shí)功率測試，被測信號可以是連續波信號也可以是特定調制的信號。實(shí)際的APC電路可能包括多級APC參數。

TD-SCDMA模式APC校準操作步驟：

1） 通過(guò)物理層控制命令使終端進(jìn)入TD-SCDMA測試模式，打開(kāi)TD-SCDMA發(fā)射機通道；

2） 通過(guò)物理層信令模擬指令設定手機發(fā)射信號的頻率和功率；

3） 配合步驟2，使用信號分析儀對信號的功率進(jìn)行測試；

4） 重復2)和 3)，直到所有要求的頻率、功率點(diǎn)測試完畢；

5） 根據測量值計算調整APC參數，通過(guò)芯片廠(chǎng)商提供的APC參數寫(xiě)入指令將調整后的APC參數值寫(xiě)回E2 ROM。

其它模式，如GSM，APC校準的步驟與TD-SCDMA類(lèi)似，所不同的是要求終端芯片廠(chǎng)商提供其它模式的L1信令模擬軟件和控制接口。

射頻收發(fā)信機的測試

射頻收發(fā)信機的測試是檢驗經(jīng)過(guò)校準后的終端基本功能和射頻性能的環(huán)節。一般來(lái)說(shuō)，終端射頻收發(fā)信機的測試遵從相應的通信標準規范，規范對測試原理、測試方法和測試要求提出了明確的規定。規范所建議的測試方法需要使用理想的基站仿真器，這在實(shí)際應用中非?？量?，無(wú)論是綜測儀還是信號源、分析儀都不能被稱(chēng)作理想的基站仿真器。

信號源、信號分析儀充當基站仿真器，具有更大的靈活性，更快的速度和更好的精度，更適合大規模的量產(chǎn)。針對信號源、信號分析儀信令弱點(diǎn)，可以利用芯片提供商的物理層L1控制命令和控制接口來(lái)進(jìn)行彌補。因而，這種方案是未來(lái)發(fā)展的方向。

TD-SCDMA終端收發(fā)信機測試參考的標準為3GPP TS25.122，對于大規模的生產(chǎn)測試，不可能(也不實(shí)際)測量規范中的所有要求項目，往往只要求測試與產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的關(guān)鍵項目。對協(xié)議的進(jìn)一步分析我們可以看出，協(xié)議測試項目包含了對終端信令軟件和終端收發(fā)信機硬件性能的測試。我們可以不完全遵照協(xié)議規定的測試流程，將測試項目集中在對終端收發(fā)信機硬件性能的測試上。

生產(chǎn)測試中建議發(fā)射機的測試項目有：UE最大輸出功率、UE頻率穩定度、閉環(huán)功率控制、最小輸出功率、發(fā)射關(guān)閉功率、發(fā)射開(kāi)/關(guān)時(shí)間模板、占用帶寬、頻譜發(fā)射模板、鄰近信道泄漏比(ACLR)、雜散發(fā)射、誤差矢量幅度。

這里規定了發(fā)射機功率、頻率、動(dòng)態(tài)功率、頻譜和調制五個(gè)方面的指標，我們可以將這些測試項目進(jìn)行合并，具體建議測試方法如下：

a) 通過(guò)物理層控制命令使終端進(jìn)入TD-SCDMA 12.2k RMC環(huán)回測試模式；

b) 設定頻點(diǎn)，并將終端發(fā)射功率設為最大；

c) 使用信號分析儀測試最大輸出功率、開(kāi)/關(guān)時(shí)間模板、發(fā)射關(guān)閉功率、占用帶寬、頻譜發(fā)射模板、雜散發(fā)射、鄰近信道泄漏比(ACLR)、頻率誤差、誤差矢量幅度等參數，所選信號分析儀需具備這些參數的分析功能能；

d) 改變頻點(diǎn)，重復c)，直到標準要求的三個(gè)頻點(diǎn)(高、中、低)測試完成；

e) 設定頻點(diǎn)，并按閉環(huán)功率控制要求的功率/時(shí)間關(guān)系(A~G段)設置發(fā)射功率，使用信號分析儀完成動(dòng)態(tài)功率測試；

f) 設置功率到最小，完成最小發(fā)射功率的測試

g) 改變頻點(diǎn)，重復e)，直到要求的頻點(diǎn)測試完成

生產(chǎn)測試中建議接收機的測試項目有：參考接收靈敏度和最大輸入電平，實(shí)際上就是接收誤碼率測試。

根據3GPP 34.122標準要求的測試方法，我們可以按照如下步驟進(jìn)行測試：

a) 通過(guò)物理層控制命令使終端進(jìn)入TD-SCDMA 12.2k RMC環(huán)回測試模式；

b) 通過(guò)信號源產(chǎn)生BER測試所要求的信號，所選信號源需具備足夠長(cháng)度的TD-SCDMA波形產(chǎn)生功能，根據參考接收靈敏度和最大輸入電平所要求的功率電平設置信號功率；

c) 終端解調所接收的信號，并將解調比特通過(guò)控制接口(并口、串口或USB口)傳回計算機，利用芯片廠(chǎng)商提供的PN9 BER計算公式計算BER。將BER與標準要求進(jìn)行比對。

對于GSM等其它模式，我們可以利用類(lèi)似的方法根據標準制定測試項目。

終端音頻測試

語(yǔ)音通信是終端的主要功能，也是用戶(hù)評價(jià)終端性能的一個(gè)重要方面。因此，對終端進(jìn)行嚴格的音頻測試是終端生產(chǎn)測試的一個(gè)重要方面。

如今的手機終端集成了更多的多媒體功能，為區別于傳統意義上的手機，其音頻能力也必須提高或改進(jìn)。雖然語(yǔ)音呼叫可依然使用單聲道且保真度相對較低，但音樂(lè )和視頻功能卻需要使用更高的采樣速率來(lái)實(shí)現高質(zhì)量的立體聲再現。

因此，建議將終端的音頻測試分為兩個(gè)方面：語(yǔ)音通信音頻測試和多媒體功能音頻測試。使用的儀表為Keithley 2015音頻分析儀。

1. 語(yǔ)音通信音頻測試

針對TD-SCDMA終端(包括GSM模式和TD-SCDMA模式)，我們需要參考的標準為 3GPP TS 51.010、TS26.131和TS26.132。以下是標準中規定的音頻測試項目。

實(shí)際生產(chǎn)中，一般將以上測試項目簡(jiǎn)化為語(yǔ)音通信過(guò)程中，對語(yǔ)音響應電平、頻率響應特性、失真和噪聲的測量。

測試方法：

a) 把手機安裝到測試架上，把人工耳和手機的耳機孔密閉安裝；

b) 通過(guò)物理層信令模擬指令使終端進(jìn)入語(yǔ)音環(huán)回模式；

c) 音頻分析儀連接人工嘴，在參考點(diǎn)發(fā)送額定聲壓值的純單音，根據標準變化頻率；

d) 音頻分析儀連接人工耳，測試仿真耳的輸出電平、頻率響應特性、失真和噪聲。

2. 多媒體功能音頻測試

對新的音頻產(chǎn)品(如MP3和MD等)，對CODEC編碼/解碼器有特別的測試要求，需同一時(shí)間輸入多音測試信號(如需從22Hz-20kHz頻率范圍內，按照1/3OCTAVE的分布產(chǎn)生31個(gè)多音信號，在同一時(shí)間輸出)，從而對CODEC作出響應測試。

借助于專(zhuān)業(yè)音頻分析儀和專(zhuān)業(yè)音頻分析軟件，可以完成這樣的測試。

電源測試

終端的電池校準、耗電特性和充電特性通過(guò)供電電源來(lái)檢驗。雙通道電源設備可對終端進(jìn)行專(zhuān)業(yè)電源測試。這種測試方法在傳統生產(chǎn)線(xiàn)上被廣泛采用，這里不再具體討論。