GPS助力毫微微蜂窩基站發(fā)展

毫微微蜂窩基站是專為家庭或小型企業(yè)環(huán)境中室內(nèi)應用設計的小型低功率基站。此類基站的技術正在逐步成熟，已接近商業(yè)化部署，因此有望在未來數(shù)年內(nèi)取得突飛猛進的增長。事實勝于雄辯。移動運營商Sprint在2008年率先推出了使用商用毫微微蜂窩基站的服務，掀開了毫微微蜂窩基站商業(yè)應用的大幕。著名行業(yè)研究機構In-Stat預計2011年全球?qū)惭b超過4千萬個毫微微蜂窩基站，用戶總數(shù)將達到1.015億。隨著市場應用的增加，用戶對毫微微蜂窩基站產(chǎn)品的需求也將隨之增長，例如集成發(fā)射機、接收機和低噪聲放大器等。全球定位系統(tǒng)（GPS）是毫微微蜂窩基站中一個重要性逐步增加的元器件，支持E911緊急呼叫定位輔助、計時和頻率輔助，可以提供系統(tǒng)時鐘和定位許可功能（如圖1所示）。

圖1裝有GPS的典型毫微微蜂窩基站系統(tǒng)

　　隨著GPS與毫微微蜂窩基站的融合，GPS功能驗證成為了一項越來越重要的工作。如今，GPS接收機制造商、OEM集成商與合同制造商正在研究用于接收機性能驗證的標準測試。這項驗證工作通常使用GPS射頻衛(wèi)星仿真來完成。E4438C是一個高性能、通用射頻信號源，不僅能夠生成GPS信號，還能創(chuàng)建與毫微微蜂窩基站有關的其他無線標準（例如HSDPA、W-CDMA、GSM/EDGE、WiMAX、CDMA2000、TD-SCDMA和UMTS標準）。

　　毫微微蜂窩基站與GPS連接

　　毫微微蜂窩基站、無線接入點或家用基站可以插入客戶的寬帶連接，并利用VoIP路由呼叫。這樣能夠為客戶提供更好的通話質(zhì)量和更快的數(shù)據(jù)連接，還支持服務提供商擴大室內(nèi)服務覆蓋，尤其接入受限或無接入?yún)^(qū)域的服務覆蓋。毫微微蜂窩基站具有更高的數(shù)據(jù)速率，并且支持更佳的室內(nèi)應用客戶體驗，因此推動了移動數(shù)據(jù)服務的引入。與建在山頂上的大型基站一樣，毫微微蜂窩基站也需要精確的實時定位和計時信息。GPS可借助由美國國防部開發(fā)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）獲取此類信息，而且能夠使毫微微蜂窩基站變得智能化，僅在網(wǎng)絡運營商獲得許可的地區(qū)應用，避免對現(xiàn)有基礎設置造成干擾。

　　GPS的運行依賴于由24至32個軌道衛(wèi)星組成的星座，能夠在全球任何地方、任何時間觀測到至少6顆衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星都可以廣播導航數(shù)據(jù)，并且導航數(shù)據(jù)傳輸使用了單顆衛(wèi)星專有的擴頻代碼。由GPS接收機接收后，傳輸數(shù)據(jù)可用于識別和計算每個可見衛(wèi)星的信號傳輸時間，并根據(jù)這個時間來計算與每個衛(wèi)星的距離。GPS接收機使用至少4顆GPS衛(wèi)星的信號來計算自身位置；確定經(jīng)度、緯度、海拔和時間，隨后確定GPS接收機的實際位置。

　　GPS測試要求

　　GPS需要進行接收機性能驗證以測試其功能，并客觀評測GPS集成電路的性能。驗證過程需要在一個便于精確重復測試的可控環(huán)境中進行。一般情況下，使用通過天線接收到的實際GPS衛(wèi)星信號無法提供這樣的環(huán)境。不過，使用標準級RF信號發(fā)生器生成的實時GPS信號仿真，可以為建立已校準的可重復測試環(huán)境提供一個良好的起點。

　　E4438CESG矢量信號發(fā)生器可以使用GPS專用軟件生成GPS信號，該軟件根據(jù)預配置情景文件能夠生成多達8種實時GPS衛(wèi)星信號（如圖2所示）。這個GPS信號仿真器具有多種功能，包括：

　　*提供多衛(wèi)星GPS配置（最多8顆衛(wèi)星）

　　*仿真實際情景

　　*實時衛(wèi)星數(shù)據(jù)（與發(fā)送多普勒頻移和導航信息的衛(wèi)星保持同步）

　　*可調(diào)整的可見衛(wèi)星數(shù)量（1～8顆）

　　*使用SCPI命令自動生成信號

圖2AgilentE4438CESG

　　必需的測量

　　以下5種測量對驗證GPS接收機性能具有極大的幫助。E4438C能夠執(zhí)行這些測量。

　　*首次定位時間（TTFF）：GPS接收機從開機（接通電源）到通過仿真獲得第一個有效的3D導航數(shù)據(jù)點之間間隔的時間。GPS接收機TTFF測量可能包括冷啟動、溫啟動和熱啟動配置。

　　*接收機靈敏度：測量各種GPS信號功率電平下的信號強度（C/No），以及3D定位丟失時的功率電平和載噪比。

　　*靜止導航精度：相對于仿真位置定位GPS接收機的精度。

　　*重新捕獲時間：在正常工作期間，所有GPS信號出現(xiàn)短暫阻斷后，GPS接收機重新捕獲導航定位所需的時間。

　　*射頻干擾：GPS接收機在輸入端接收到干擾信號時保持正常工作的能力。請注意，需要使用第二個射頻信號源來提供射頻干擾信號。

　　其他測試要求

　　在毫微微蜂窩基站中使用GPS會面臨多種挑戰(zhàn)。首先，GPS在住宅區(qū)/市區(qū)環(huán)境中的穩(wěn)定性相對較差。其次，如果傳輸時間與頻率調(diào)諧不精確，毫微微蜂窩基站會干擾其他基站和宏網(wǎng)絡。輔助GPS（A-GPS）針對這類疑難提供了解決方案。它可以通過蜂窩式通信信道向GPS接收機傳輸輔助數(shù)據(jù)，從而改善GPS接收機的精度、TTFF和可靠性。

　　包括A-GPS在內(nèi)的多項技術打破了在毫微微蜂窩基站中使用GPS的限制。然而，我們還需要有效的A-GPS接收機功能測試，以便為服務提供商提供信心，并確保A-GPS運行不會干擾蜂窩電話通話。裝有GPS專用軟件的E4438CESG信號發(fā)生器與Agilent8960無線通信測試儀結合使用，可以執(zhí)行所需的功能測試，以滿足服務提供商確保無干擾的要求（如圖3所示）。

圖3本圖顯示了在構建移動設備A-GPS功能測試系統(tǒng)時所需要的連接。8960和E4438C通過GPIB連接到PC控制器。被測件則通過8960和E4438C射頻端口連接的天線耦合至儀器中

　　總結

　　由于GPS在毫微微蜂窩基站系統(tǒng)中的作用越來越重要，GPS或A-GPS接收機性能驗證變得十分關鍵。高性能射頻信號源（例如E4438C）能夠輕松仿真GPS信號，因此可以極其靈活地創(chuàng)建精確的可重復測試環(huán)境，以評測毫微微蜂窩基站中使用的GPS接收機。