使用非信令技術(shù)改進(jìn)移動(dòng)設(shè)備的射頻測試

目前，許多無線設(shè)備都結(jié)合了GSM、WCDMA、藍(lán)牙、WLAN、GPS 和調(diào)頻技術(shù)，并支持移動(dòng)因特網(wǎng)所需高數(shù)據(jù)速率。而且，由于客戶要求在任何大洲都能使用移動(dòng)無線服務(wù)，因此許多設(shè)備還要工作在多頻帶并能支持多模操作。

對(duì)于客戶而言，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了挑戰(zhàn)。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(dǎo)致生產(chǎn)測試過程的時(shí)間更長，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(yùn)的是，使用非信令測試?yán)砟詈皖A(yù)定義的測試序列，我們能把測試時(shí)間縮短到原來的十分之一。

射頻設(shè)備調(diào)整兩步法

按照節(jié)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(xiàn)多樣性。為了確保設(shè)備在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中很好工作，制造商在生產(chǎn)期間運(yùn)用復(fù)雜的調(diào)整（射頻校準(zhǔn)）過程來消除這些多樣性。為此，大多數(shù)制造商偏愛一種所謂的兩步調(diào)整方法（圖 1）：

第一步需要測量無線設(shè)備的發(fā)射和接收參數(shù)偏離理想值的程度。然后確定校正值并存儲(chǔ)在器件中。大多數(shù)情況下，這需要制造商針對(duì)各個(gè)無線通信頻帶和各種通信技術(shù)對(duì)設(shè)備的發(fā)射功率和接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）進(jìn)行校準(zhǔn)。

第二步需要驗(yàn)證經(jīng)過全面校準(zhǔn)的設(shè)備可以如預(yù)期那樣工作。針對(duì)發(fā)射機(jī)，制造商測量如調(diào)制質(zhì)量、頻譜、功率等發(fā)射參數(shù)，并將它們與設(shè)備設(shè)計(jì)所采用技術(shù)（GSM、藍(lán)牙、WLAN 等等）的參數(shù)進(jìn)行比較。針對(duì)接收機(jī)，大多數(shù)情況下，接收機(jī)的絕對(duì)靈敏度是通過誤碼率（BER）測試確定的。

使用非信令測試?yán)砟?/strong>

由于每種額外技術(shù)和每種額外支持的頻帶都會(huì)延長這個(gè)兩步測試對(duì)準(zhǔn)過程，因此一些制造商正在轉(zhuǎn)向一些采用非信令技術(shù)來調(diào)整無線設(shè)備的方法。在這類方法中，第一步（即校準(zhǔn)步驟）是在非信令模式中執(zhí)行的，其中的被測設(shè)備（DUT）工作在特殊測試模式。測量設(shè)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。無線設(shè)備尚未調(diào)整，因此還不會(huì)像在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)那樣工作。

在第二步測試中，要通過信令模式進(jìn)行驗(yàn)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。用于無線設(shè)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(yàn)證步驟）提供了相當(dāng)大的節(jié)約潛力，這是因?yàn)榕c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?qū)嶋H是為真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)操作開發(fā)的，并非是為極快的生產(chǎn)測試而開發(fā)。與之相反，非信令模式是專門為生產(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(hào)（電平、頻率、技術(shù)）。

用于驅(qū)動(dòng) GSM/GPRS/WCDMA 手機(jī)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(tǒng)的信令方法中，預(yù)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(nèi)完成測試，從而可以節(jié)約多達(dá) 80% 的時(shí)間。類似 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(yù)定義的測試序列可減少數(shù)據(jù)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。許多無線通信測試儀已經(jīng)達(dá)到了很高的測量速度，如在測量 GSM 信號(hào)時(shí)已經(jīng)達(dá)到實(shí)時(shí)測試的速度，因此它們能輕松地對(duì)逐個(gè) GSM 幀的單個(gè)時(shí)隙進(jìn)行調(diào)制分析。因此，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲蟾倪M(jìn)潛力是在生產(chǎn)測試系統(tǒng)本身內(nèi)部。

目前，最常用的測試?yán)砟钍敲看螆?zhí)行單個(gè)測量。系統(tǒng)控制器單獨(dú)請(qǐng)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(jié)束時(shí)，獲得的結(jié)果均從測試儀返回系統(tǒng)控制器。

由于生產(chǎn)系統(tǒng)必須不僅能處理測量本身，還能處理測試夾具驅(qū)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(fù)每個(gè)測試步驟。這是一個(gè)造成瓶頸的耗時(shí)的過程。

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(yù)定義的測試序列來代替單個(gè)測量。首先，在一次操作中把包含所有待執(zhí)行測試的完整序列從系統(tǒng)控制器傳輸?shù)?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(hào)，而測試儀則同步啟動(dòng)適當(dāng)?shù)臏y量。結(jié)果被存于瞬時(shí)存儲(chǔ)器。在序列結(jié)束時(shí)，包含所有結(jié)果的列表被傳輸至系統(tǒng)控制器。

因此，軟件層結(jié)構(gòu)只須橫貫兩次：一次是自上而下用于初始化，然后重復(fù)一次以便傳輸結(jié)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%。

過去，芯片組和無線設(shè)備制造商重點(diǎn)是定制各自解決方案來滿足最終客戶的要求。更高的數(shù)據(jù)速率、更好的易操作性、更小的尺寸等新功能應(yīng)該會(huì)提供更有吸引力的解決方案。

為了實(shí)現(xiàn)非信令生產(chǎn)理念必須使用的測試模式，芯片設(shè)計(jì)者的設(shè)備必須具備特殊測試模式。對(duì)于 GSM 和 WCDMA 等成熟技術(shù)，完成這項(xiàng)任務(wù)應(yīng)該不會(huì)有任何問題。額外的開發(fā)工作會(huì)很快獲得回報(bào)。

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

無線設(shè)備生產(chǎn)過程的測試時(shí)間有望被縮短至十分之一。為了實(shí)現(xiàn)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)線必須采用具有非信令模式和預(yù)定義測試序列的測試儀。