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淺談手機(jī)接收性能的測(cè)試

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作者: 時(shí)間:2005-10-20 來源:www.ednchina.com 收藏
       手機(jī)作為無線通訊設(shè)備,就是要能接收和發(fā)射無線信號(hào),筆者前一段時(shí)間寫了一篇《淺談手機(jī)發(fā)射功率》后收到一些Email,鼓勵(lì)筆者繼續(xù)寫,實(shí)在不好意思就再湊一篇《淺談手機(jī)接收性能的測(cè)試》,算是把手機(jī)接收和發(fā)射這兩部分都議了一議,當(dāng)然還是淺談,還是拋磚,希望同行能夠斧正。

一、從收音機(jī)、電視機(jī)談起
    我們這一代人從小接觸的是收音機(jī),后來是電視機(jī),現(xiàn)在還能想起剛開始有電視機(jī)時(shí),家家必加高高的電視天線(那時(shí)還沒有普及有線),但電視接收效果還是有的家好,有的家不好,這時(shí)我們半大孩子一定會(huì)為了更好的看電視找原因、想辦法。通常是說把天線架的更高,原因是說有樓房或別的什么高東西遮擋了電視信號(hào),有從影就一點(diǎn)一點(diǎn)的左右旋轉(zhuǎn)電視天線,還不行就煞有介事的說你家的電視靈敏度太低,當(dāng)然家旁邊有汽車通過或天氣不好,電視上會(huì)有雪花,有時(shí)還偶爾能聽到串進(jìn)來其它臺(tái)的弱小聲音,這些我們都知道,這是電視信號(hào)被干擾了。

    其實(shí)手機(jī)作為無線通訊設(shè)備與收音機(jī)、電視機(jī)沒有什么本質(zhì)的區(qū)別,它同樣在通信信號(hào)被遮擋或接收到幾條路徑的無線信號(hào)時(shí),通信質(zhì)量較差;被干擾后,通信質(zhì)量較差;手機(jī)靈敏度太低,在有些場(chǎng)合也會(huì)影響通信質(zhì)量;這些其實(shí)完全可以與收音機(jī)、電視機(jī)類比的,但手機(jī)作為可移動(dòng)的無線通訊產(chǎn)品,它所遇到的無線電環(huán)境遠(yuǎn)比收音機(jī)、電視機(jī)(這里指以前的,不是指現(xiàn)在車載收音機(jī)、電視機(jī))要惡劣,比如你在高速運(yùn)動(dòng)的汽車上通話——會(huì)遇到多普勒效應(yīng),在一個(gè)小區(qū)內(nèi)多個(gè)用戶同時(shí)通話——會(huì)受到系統(tǒng)內(nèi)部之間的互相干擾等等。其實(shí)本文開始羅嗦半天,無非就是想說明一點(diǎn),考察手機(jī)的接收性能,就是要先了解手機(jī)都會(huì)在什么樣的無線電環(huán)境下工作。

1、 當(dāng)手機(jī)在小區(qū)邊緣,或無線信號(hào)被建筑物或其他東西遮擋、或在一個(gè)屏蔽的空間里(如電梯間),手機(jī)只能收到弱小信號(hào);

2、 手機(jī)接收到多條無線路徑的射頻信號(hào),這主要是同一個(gè)無線信號(hào)被城市建筑物或其他東西折射、反射過來,當(dāng)這些多徑信號(hào)相位相反時(shí),會(huì)造成合成信號(hào)的幅度快速變化,且由于這些多徑信號(hào)傳播路徑不同,會(huì)產(chǎn)生時(shí)延散布,這樣就形成了多徑衰落,類比電視的從影,但要比從影惡劣的多,多徑衰落對(duì)手機(jī)的通信質(zhì)量影響很大,這是由于手機(jī)是移動(dòng)設(shè)備,在密集的高樓大廈之間使用的幾率很大,而手機(jī)無法象電視機(jī)那樣使用定向天線來回避這個(gè)問題,當(dāng)然現(xiàn)在cdma2000已經(jīng)啟用了RAKE接收機(jī)的技術(shù);其思想是如果不同路徑信號(hào)的延遲超過一個(gè)偽碼的碼片的時(shí)延,則在接收端可將不同的波束區(qū)別開來。將這些不同波束分別經(jīng)過不同的延遲線,對(duì)齊以及合并在一起,則可達(dá)到變害為利,把原來是干擾的多徑信號(hào)變成有用信號(hào)組合在一起。這就是RAKE接收機(jī)的基本原理。

3、 在運(yùn)動(dòng)的汽車或火車上通話,由于是在高速運(yùn)動(dòng)中通話,會(huì)形成的多普勒效應(yīng);

4、 手機(jī)會(huì)受到同小區(qū)其他通話用戶,或其他鄰近小區(qū)通話用戶的干擾;

5、 會(huì)受到附近頻段其他正在使用的無線設(shè)備的干擾;

6、 會(huì)受到其他突發(fā)性干擾,如打雷、大電機(jī)的瞬時(shí)啟停等;

    其實(shí)這些情況都可以用一張很好的圖畫形象表示,感興趣的可以在一些相關(guān)書籍或資料中找到。

二、如何衡量手機(jī)的接收性能
    還是讓我們繼續(xù)從收音機(jī)、電視機(jī)談起,衡量收音機(jī)、電視機(jī)接收性能有一個(gè)簡單辦法,那就是把收音機(jī)、電視機(jī)放在惡劣電磁環(huán)境中去聽、去看接收效果,是否有雜音,是否有雪花,是否畫面清晰,當(dāng)然這個(gè)辦法很直接,但評(píng)價(jià)有時(shí)卻很主觀,并不能很客觀的、量化的去評(píng)價(jià)收音機(jī)、電視機(jī)接收性能。為了客觀的、量化的去評(píng)價(jià)收音機(jī)、電視機(jī)的接收性能,人們把發(fā)送的模擬信號(hào)與接收端復(fù)制的模擬信號(hào)之間進(jìn)行比對(duì),用均方誤差的方法計(jì)算二者誤差程度。這個(gè)誤差其實(shí)主要是由于信號(hào)在傳輸時(shí)疊加上的噪聲所造成的(有些時(shí)候?qū)⑺Q之為加性干擾或加性噪聲),后來人們研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)加性干擾所造成的均方誤差,在模擬通信中最終將完全取決于接收端輸出的信號(hào)平均功率與噪聲平均功率之比(即信噪比)。因此信噪比就成為人們衡量無線模擬通信設(shè)備接收性能的主要指標(biāo)。也就是,信噪比真實(shí)的反映了模擬無線接收設(shè)備對(duì)接收到的無線模擬信號(hào)的復(fù)制的程度。

    拉拉雜雜羅嗦半天,說白了衡量模擬無線設(shè)備(收音機(jī)、電視機(jī))的接收性能就是把發(fā)送的模擬信號(hào)與接收端復(fù)制的模擬信號(hào)之間進(jìn)行比對(duì),計(jì)算二指的均方誤差,僅僅是在實(shí)際測(cè)試測(cè)量中,這種方法不易實(shí)現(xiàn),人們才“轉(zhuǎn)到”了信噪比上,而手機(jī)是數(shù)字通信,沒有必要這么麻煩,直接把發(fā)送的數(shù)據(jù)流和手機(jī)接收到的、解碼后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行比較,計(jì)算出誤碼率,ok,手機(jī)的接收性能就直觀準(zhǔn)確的表述出來了。

    本文到此基本上把要鋪墊的東西都啰嗦的鋪墊完了,下面將著重的把GSM手機(jī)和cdma2000手機(jī)在接收方面的性能測(cè)試對(duì)比的談一下,這種對(duì)比其目的是要突出兩種體制的異同,PHS、CDMA95、WCDMA其實(shí)在根本上與GSM和cdma2000是類似的,這里不談的原因有二,一是篇幅所限,二是筆者偷懶。

三、手機(jī)誤碼率的測(cè)試方法
    在談測(cè)試方法之前,首先讓我們簡單回顧GSM和cdma2000。GSM是時(shí)分、頻分多址系統(tǒng),它屬于窄帶調(diào)制,帶寬200kHz。GSM的傳輸信道是物理信道,其他邏輯信道是共用一個(gè)物理信道。GSM采用RPE-LTP對(duì)語音進(jìn)行編碼,把語音數(shù)據(jù)分成了三類,非常重要的語音數(shù)據(jù)(Type Ia),重要的語音數(shù)據(jù)(Type Ib)和其他的語音數(shù)據(jù)(Type II),其中非常重要的語音數(shù)據(jù)和重要的語音數(shù)據(jù)都加了校驗(yàn)碼,而其他語音數(shù)據(jù)沒有加任何校驗(yàn)碼。GSM是第二代無線通訊的標(biāo)準(zhǔn),后來發(fā)展到2.5代GPRS系統(tǒng),數(shù)據(jù)通信能力有所提高。

    cdma2000是碼分、頻分多址系統(tǒng),因此也是一個(gè)自干擾系統(tǒng),同時(shí)碼分技術(shù)的基礎(chǔ)是擴(kuò)頻技術(shù),其重要應(yīng)用就是解決在出現(xiàn)有強(qiáng)烈干擾下的可靠通信問題。它是寬帶調(diào)制,帶寬1.25MHz,能有效抑制一些窄帶干擾,采用了RAKE接收機(jī)技術(shù),能把部分多徑干擾變成有益的,它是第三代無線通訊的標(biāo)準(zhǔn),其不僅可以進(jìn)行語音通訊,而且很重視數(shù)據(jù)通訊,它比GSM標(biāo)準(zhǔn)有更多的邏輯信道。

    從前文中我們知道,衡量數(shù)字通信的方法就是把發(fā)出的和收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行比對(duì),計(jì)算誤碼率,那么在具體測(cè)試過程中是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程哪?GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定GSM手機(jī)要有“環(huán)回模式(loop-back mode)”,其思想是手機(jī)要把接收到的數(shù)據(jù)流再調(diào)制后發(fā)回來,以便儀表比對(duì)數(shù)據(jù)流,計(jì)算誤碼率。GSM手機(jī)只要安轉(zhuǎn)了測(cè)試SIM卡,GSM手機(jī)的“環(huán)回模式”就會(huì)被激活,測(cè)試設(shè)備可以通過下行的SACCH給手機(jī)發(fā)出命令,使之進(jìn)入“環(huán)回模式”。

    cdma2000的標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定手機(jī)要有“環(huán)回模式”,但不是所有誤碼率都是用環(huán)回模式來測(cè)量,測(cè)試SCH的TDSO(Test Data Service Option)就不是用的環(huán)回模式,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在這種模式下,測(cè)試儀表要發(fā)出已知格式和內(nèi)容的數(shù)據(jù)流,手機(jī)將這些數(shù)據(jù)解調(diào)后也不再調(diào)制發(fā)出,而是直接對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),計(jì)算誤禎率,另外對(duì)F-BCCH、F-CCCH等信道測(cè)試也不是采用環(huán)回模式,而是用cdma2000中一禎數(shù)據(jù)中的CRC (Cyclic Redundancy Check)位來確定誤禎率,cdma2000為什么采用這么多方法來測(cè)試誤禎率,這點(diǎn)主要是不同邏輯信道的特點(diǎn)決定的,由于篇幅所限,筆者在此不再展開討論。

    GSM標(biāo)準(zhǔn)在表述手機(jī)接收質(zhì)量,也就是誤碼率BER(Bit error ratio)時(shí),除了用誤碼率這個(gè)概念外,還根據(jù)不同情況分別引入了殘余比特誤碼率RBER(Residual Bit Error Rate)和誤禎率FER (Frame Error Rate)兩個(gè)概念,其中又把誤碼率和殘余比特誤碼率根據(jù)語音數(shù)據(jù)的性質(zhì)分成了II類誤碼率、Ib類殘余比特誤碼率和II類殘余比特誤碼率,而cdma2000沒有象GSM那樣搞的這么復(fù)雜,它就是用誤禎率FER (Frame Error Rate)來說事。大家都看出來了GSM和cdma2000規(guī)定的不同,本文篇幅有限不做進(jìn)一步討論,但這個(gè)問題值得深究。

    在開始下面的討論之強(qiáng),還需聲明一句,下文為了能把問題說清楚,引用了標(biāo)準(zhǔn)中的一些規(guī)定,但規(guī)定是發(fā)展的,筆者引用的標(biāo)準(zhǔn)可能與讀者接觸的標(biāo)準(zhǔn)有些出入,幸好本文不是標(biāo)準(zhǔn)解釋,有些出入和不同,大家也都還認(rèn)可。另外大家也都知道,不論GSM還是cdma2000都規(guī)定了很多不同的band,頻段的不同這就意味其指標(biāo),甚至測(cè)試方法都可能不同,下文除特別聲明外,GSM的測(cè)試都是指EGSM的測(cè)試和指標(biāo),cdma2000的測(cè)試都是指US Cellular的測(cè)試和指標(biāo)。

四、靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍
    接收機(jī)靈敏度的定義:誤碼率或誤禎率不超過某個(gè)指定的值時(shí)的最小接收功率。這個(gè)指標(biāo)用來表征一個(gè)接收機(jī)能正確解調(diào)接收到的信號(hào)時(shí),所需的最小功率,或者換句話說,接收到多么小的一個(gè)弱信號(hào),手機(jī)仍能正常通信。這里值得注意的是,我們始終是說弱小信號(hào),它的含義是這種測(cè)試主要是針對(duì)手機(jī)的射頻路徑性能的測(cè)試,這點(diǎn)其實(shí)不難理解,當(dāng)手機(jī)射頻路徑的噪聲足以“掩蓋”接收到的弱小信號(hào)時(shí),手機(jī)是無法正確的解調(diào)、解碼的。

    由于這種測(cè)試是理想成沒有任何干擾情況下的測(cè)試,因此有些地方將這種靈敏度稱之為靜態(tài)靈敏度。接收機(jī)的靈敏度越好,就意味基站發(fā)出的功率可以越小,對(duì)于碼分多址系統(tǒng)就意味著系統(tǒng)的容量越大。當(dāng)然,接收機(jī)的靈敏度越好,也就意味著在相同條件下,小區(qū)基站所覆蓋的區(qū)域可以越大。當(dāng)然,不能無限制的要求手機(jī)的靈敏度,這會(huì)加大手機(jī)的制造成本。
*GSM的靈敏度是:接收到信號(hào)為-102dBm時(shí),II RBER要小于等于2.44%。
*Cdma2000靈敏度是:接收到信號(hào)為-104dBm時(shí),F(xiàn)ER要小于等于0.5%。{{分頁}}

    動(dòng)態(tài)范圍的定義:誤碼率或誤禎率不超過某個(gè)指定的值時(shí)接收功率的范圍,通常范圍是指大于一個(gè)最小值,小于一個(gè)最大值。由于人們習(xí)慣把最小的接收功率稱之為靈敏度,故這里動(dòng)態(tài)范圍一般僅指最大的接收功率。它是衡量手機(jī)接收過載信號(hào)的能力,換個(gè)說法,當(dāng)接收到的信號(hào)足夠大,在手機(jī)的射頻路徑中就被截波,這個(gè)信號(hào)也是無法被正確的解調(diào)、解碼,因此這個(gè)測(cè)試也是針對(duì)手機(jī)的射頻路徑性能的測(cè)試。靈敏度反映了手機(jī)在遠(yuǎn)離基站時(shí)的表現(xiàn),與此相對(duì),動(dòng)態(tài)范圍反映了手機(jī)在基站附近時(shí)的表現(xiàn)。在此還要一提的是,GSM標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此測(cè)試的準(zhǔn)確說法是靜態(tài)輸入電平范圍(receiver input level range)。
*GSM的動(dòng)態(tài)范圍是:
    *接收到信號(hào)為-40dBm時(shí),II RBER要小于等于0.012%。
    *接收到信號(hào)為-15dBm時(shí),II RBER要小于等于0.122%。
*Cdma2000動(dòng)態(tài)范圍是:接收到信號(hào)為-25 dBm時(shí),F(xiàn)ER要小于等于0.5%。

    靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍是衡量所有無線接收設(shè)備的兩個(gè)最基本的指標(biāo)。

五、模擬真實(shí)的自然環(huán)境——在多徑快衰落條件下的測(cè)試
        本文在第一部分就簡單介紹了多徑衰落和多普勒效應(yīng),作為在有很多高樓大廈的城市里使用的移動(dòng)通訊工具——手機(jī),多徑衰落和多普勒效應(yīng)是無法避免的,那么這種測(cè)試也是無法回避的,它能更真實(shí)的反映出手機(jī)在真實(shí)的環(huán)境里的使用情況。當(dāng)然筆者也知道這種測(cè)試需要更多的儀表,除手機(jī)綜合測(cè)試儀外,還要加信道模擬器,將多徑衰落和多普勒效應(yīng)模擬出來。GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的多徑快衰落的測(cè)試較為細(xì)致,它根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,把手機(jī)工作環(huán)境分成了以下幾種:
*鄉(xiāng)村地區(qū)(rural area (RA))RA250——運(yùn)動(dòng)速度250km/h;
*丘陵地區(qū)(hilly terrain (HT))HT100——運(yùn)動(dòng)速度100km/h;
*城市環(huán)境(urban area (TU))TU50——運(yùn)動(dòng)速度50km/h和TU3——運(yùn)動(dòng)速度3km/h兩種情況;
*均衡測(cè)試(equalization test (EQ))EQ50——運(yùn)動(dòng)速度 50km/h

        GSM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,在以上這些環(huán)境中,無線信號(hào)有6條或12條,當(dāng)接收到的信號(hào)為-102dBm時(shí),II RBER為 7.50%到9.33%。這個(gè)要求比靜態(tài)靈敏度的要求低很多,這點(diǎn)是好理解的。

    GSM標(biāo)準(zhǔn)中把這部分測(cè)試也稱之為參考靈敏度(Reference sensitivity)測(cè)試,這點(diǎn)是很有道理的。這是因?yàn)殡m然接收信號(hào)同為-102dBm,但參考靈敏度的測(cè)試把自然環(huán)境考慮進(jìn)來,模擬了一個(gè)較為真實(shí)的、較為全面的、帶有普遍意義的無線環(huán)境,在這些惡劣環(huán)境下手機(jī)的接收質(zhì)量下降再所難免,但也要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,這樣才能保證手機(jī)質(zhì)量,這些指標(biāo)表征出手機(jī)在這些參考環(huán)境下,正確接收弱小信號(hào)的能力,是對(duì)手機(jī)射頻路徑和基帶芯片處理能力的一個(gè)綜合考察。

    從前文不難看出,GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)靜態(tài)靈敏度和靜態(tài)輸入電平范圍,以及參考靈敏度,那么有沒有參考輸入電平范圍哪?有的,不過沒有象參考靈敏度那樣測(cè)很多情況,只是在EQ模式下測(cè)試,具體的規(guī)定是在EQ模式下,輸入電平分別在-82dBm,-40dBm時(shí),II RBER要小于等于3.250%。

    前面提到了GSM的靜態(tài)靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍,參考靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍,分別考察了沒有和有多徑快衰落和多普勒效應(yīng)時(shí)手機(jī)接收弱小信號(hào)和過載信號(hào)的能力,cdma2000的測(cè)試在此確改變了一些方向,首先讓我們看看Cdma2000的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

    Cdma2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的多徑快衰落的測(cè)試是在有1、2、3條路徑的無線信號(hào),運(yùn)動(dòng)速度在8-100 km/h等6種情況下,且有加性高斯白噪聲下(Ioc大約在負(fù)五十幾到負(fù)六十幾dBm之間),Ior/Ioc在幾個(gè)到十幾個(gè)dB之間,各種通訊速率下的測(cè)試,各種情況不同,誤禎率的要求也不同,從0.2%到30%,詳情可查標(biāo)準(zhǔn),不再贅述。

    兩相對(duì)比我們可以看出GSM與Cdma2000測(cè)試的不同,GSM側(cè)重的是沒有和有多徑快衰落和多普勒效應(yīng)時(shí)手機(jī)接收弱小信號(hào)和過載信號(hào)的能力,而Cdma2000在此的測(cè)試是強(qiáng)調(diào)在多徑快衰落和多普勒效應(yīng)時(shí),且有很多同一小區(qū)內(nèi)的用戶也在通話時(shí),手機(jī)的接收性能,這里Cdma2000強(qiáng)調(diào)的是另外一種真實(shí)的環(huán)境——有多徑干擾、有多普勒效應(yīng)、有同小區(qū)其他用戶的干擾,且接收到的信號(hào)不大也不小,可以看出這個(gè)測(cè)試主要是針對(duì)手機(jī)參考靈敏度或參考動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試。

    Cdma2000為什么安排這么個(gè)測(cè)試,而不安排一個(gè)類似GSM一樣參考靈敏度和輸入電平范圍的測(cè)試,而且多徑信號(hào)的數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于GSM,對(duì)于此Cdma2000,都是一個(gè)自干擾系統(tǒng),在一個(gè)小區(qū)內(nèi)有沒有其他用戶同時(shí)通話,對(duì)手機(jī)接收質(zhì)量有很大的影響。而且Cdma2000使用了RAKE接收技術(shù),多徑是有害的,還是有益的,是要根據(jù)多徑時(shí)延的具體情況來定。Cdma2000在此安排了一個(gè)更加真實(shí)的物理環(huán)境,有同小區(qū)的其他用戶的干擾,有多徑衰落,有多普勒效應(yīng),這部分可討論的東西實(shí)在太多,移動(dòng)通信主要敵人之一就是多徑衰落和多普勒效應(yīng),筆者到此打住,不再就此話題繼續(xù)討論,說實(shí)話不完全是因?yàn)槠?,?shí)在也是能力所限。

六、模擬系統(tǒng)內(nèi)部的干擾——同信道抑制、鄰信道抑制與加性高斯白噪聲下的測(cè)試
   在談本節(jié)之前,先介紹兩個(gè)概念,一是同頻干擾,同頻干擾是指相同載頻電臺(tái)之間的干擾,另一是鄰頻干擾,鄰頻是指兩個(gè)相鄰的信道之間的干擾,這是由于一個(gè)強(qiáng)信號(hào)串入弱信號(hào)中,且干擾弱信號(hào)而造成的干擾,這兩種干擾是蜂窩式移動(dòng)通信所特有的干擾,是由頻道重復(fù)利用所造成。

    正如前文所述,GSM是時(shí)分多址和頻分多址系統(tǒng),在同一個(gè)小區(qū)內(nèi)會(huì)有多人分時(shí)段同時(shí)通話,在附近小區(qū)也會(huì)有用戶同時(shí)通話,這樣他們就會(huì)受到同頻干擾和鄰頻干擾,在這樣的情況下GSM手機(jī)在接收方面要達(dá)到一個(gè)怎樣的性能哪?GSM規(guī)定了同信道抑制(抑制同頻干擾)測(cè)試和鄰信道抑制測(cè)試(抑制鄰頻干擾)測(cè)試。

    GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試同信道抑制(Co-channel rejection)的方法是:在TU3的城市環(huán)境下(意味有多徑快衰落,但運(yùn)動(dòng)速度不快),在同信道里存在一個(gè)載波/干擾比為9dB的GSM干擾信號(hào),有用的接收信號(hào)為-82dBm時(shí),II RBER不超過4.3%,Ib RBER不超過2.091%,F(xiàn)ER不超過24.0%。
GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試鄰信道抑制(Adjacent rejection)的方法是:在TU3的城市環(huán)境下(意味有多徑快衰落,但運(yùn)動(dòng)速度不快),分別在200kHz鄰頻存在高于有用信號(hào) 9dB的GSM干擾信號(hào),400kHz鄰頻存在高于有用信號(hào) 41dB的GSM干擾信號(hào),本小區(qū)有用的接收信號(hào)為-82dBm時(shí),200kHz鄰頻干擾:II RBER不超過8.333%,Ib RBER不超過0.420%,F(xiàn)ER不超過6.742%。400kHz鄰頻干擾:II RBER不超過9.167%,Ib RBER不超過0.756%,F(xiàn)ER不超過11.461%。

    以上測(cè)試在有些地方也被稱為選擇性(selective)測(cè)試。

    cdma2000會(huì)受到同頻干擾和鄰頻干擾嗎?答案是肯定的,我們都知道cdma2000是碼分多址,同一小區(qū)其它用戶發(fā)出的信號(hào)類似加性高斯白噪聲的干擾,相鄰小區(qū)使用的也是同一頻率(雖然cdma2000也是頻分多址,但在一個(gè)地區(qū)同一網(wǎng)絡(luò)是不會(huì)使用兩個(gè)頻率的),它們發(fā)出的信號(hào)也類似加性高斯白噪聲的干擾,因此也就沒有必要再分同頻干擾和鄰頻干擾了,直接測(cè)試手機(jī)在加性高斯白噪聲下的接收質(zhì)量就可以了。即對(duì)理想調(diào)制信號(hào)施加加性高斯白噪聲,測(cè)量接收機(jī)的誤幀率,作為對(duì)同信道抑制、鄰信道抑制的測(cè)試,或者是接收機(jī)的選擇性測(cè)試。這實(shí)際上是模擬接收機(jī)在實(shí)際系統(tǒng)中使用時(shí)所遇到的真實(shí)干擾環(huán)境。
    
    cdma2000標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)加性高斯白噪聲下的接收質(zhì)量的測(cè)量規(guī)定是:施加加性高斯白噪聲(Ioc)為-54dBm,Ior/Ioc為-1dB,在此情況下前向業(yè)務(wù)信道在各種通信速率下的誤禎率分別不超過0.3%到5%之間。

    從以上可以看出,由于多址方式的不同,同信道抑制、鄰信道抑制的測(cè)試方法也是不同的,而且cdma2000也不再提同信道抑制、鄰信道抑制了。cdma2000在組網(wǎng)時(shí)每個(gè)小區(qū)內(nèi)都使用同一個(gè)頻率,因此“鄰頻干擾”被同頻干擾同化,或者說沒有鄰頻干擾,但cdma2000的標(biāo)準(zhǔn)中卻規(guī)定了一個(gè)鄰信道選擇性測(cè)試(Adjacent Channel Selectivity),其實(shí)這個(gè)測(cè)試只針對(duì)band class 6 (IMT-2000 band),其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的出發(fā)點(diǎn)是,是否能與wcdma系統(tǒng)兼容,因此它雖叫鄰信道選擇性測(cè)試(當(dāng)然這么叫有意義,也貼近事實(shí)),但筆者仍把他放到下一部分去討論。

七、模擬系統(tǒng)外的其他通信系統(tǒng)的干擾——AM抑制、單音干擾、阻塞、鄰信道選擇性下的測(cè)試

    正如第一部分所說,手機(jī)會(huì)受到系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外的干擾,本部分的測(cè)試主要是針對(duì)手機(jī)系統(tǒng)外干擾的測(cè)試。

    GSM標(biāo)準(zhǔn)首先規(guī)定了一個(gè)阻塞(Blocking)的測(cè)試,其具體規(guī)定是GSM手機(jī)接收電平為-98dBm,其接收信道外的頻帶存在連續(xù)單音強(qiáng)干擾的情況下,II RBER不大于2.440%。這里GSM根據(jù)干擾源所處頻帶,把阻塞分成了帶內(nèi)阻塞(Block-Inband)和帶外阻塞,且把帶外阻塞形象的叫成阻塞掃描(Block Sweep)。帶內(nèi)阻塞干擾源從接收信號(hào)的中心頻率正負(fù)偏移0.6MHz開始,以0.2MHz為步長,直到正負(fù)偏移3MHz為止,功率從-43dBm(靠近中心頻率,比較?。┢鸬?23dBm(遠(yuǎn)離中心頻率,比較大)。阻塞掃描的干擾源則是從2MHz開始,以0.2MHz為步長,直到835MHz為止,功率為-23dBm。

    從以上的規(guī)定不難看出,它和手機(jī)發(fā)送、接收雜散是相對(duì)應(yīng)的,換句話說手機(jī)發(fā)送、接收時(shí)會(huì)有雜散,會(huì)干擾別的頻段的通信設(shè)備,要加以抑制。別的無線通信設(shè)備發(fā)送、接收時(shí)也會(huì)有雜散,它也會(huì)干擾GSM的通信,本測(cè)試就是模擬在接收信道外的頻帶上有一個(gè)較強(qiáng)的窄帶通信信號(hào),它的雜散會(huì)對(duì)手機(jī)產(chǎn)生干擾,GSM手機(jī)對(duì)此干擾的抵抗能力。

    GSM標(biāo)準(zhǔn)另外規(guī)定了一個(gè)AM抑制(AM Suppression)的測(cè)試,其具體規(guī)定是GSM手機(jī)接收電平為-98dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)偏移6MHz至8MHz的頻帶上存在一個(gè)-31dBm的AM干擾信號(hào)(GSM調(diào)制信號(hào))時(shí),II RBER不大于2.440%。{{分頁}}

    以上兩個(gè)測(cè)試其核心思想是一致的,僅是測(cè)試方法和側(cè)重點(diǎn)略有不同和差異。阻塞(Blocking)測(cè)試把系統(tǒng)外的各種干擾(包括各種其他窄帶通信信號(hào))用一個(gè)單音來模擬,AM抑制則把這種系統(tǒng)外的干擾具體化為AM干擾信號(hào)(GSM調(diào)制信號(hào))。

    Cdma2000對(duì)系統(tǒng)外的干擾是根據(jù)各個(gè)band的實(shí)際情況,分別設(shè)計(jì)了不同的測(cè)試。Cdma2000 band class 6附近的頻率被規(guī)劃為同樣是寬帶碼分多址的wcdma使用,而其他band附近的頻率都被規(guī)劃為窄帶通信系統(tǒng)在使用,因此band class 6以外的所有band的測(cè)試都作單音干擾(Single Tone Desensitization)的測(cè)試,不作鄰信道選擇性測(cè)試和阻塞測(cè)試,而band class 6不作單音干擾測(cè)試,而要做鄰信道選擇性測(cè)試和阻塞測(cè)試

    首先讓我們來看Cdma2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單音干擾測(cè)試的規(guī)定,其具體規(guī)定是Cdma2000手機(jī)接收電平為-101dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)分別正負(fù)偏移900kHz的頻點(diǎn)上,存在一個(gè)-30dBm的單音干擾信號(hào)時(shí),F(xiàn)ER不大于1%。這部分測(cè)試是針對(duì)band class 6以外的所有band的測(cè)試,它模擬了在cdma2000的信道外有一個(gè)較強(qiáng)的窄帶干擾信號(hào)。

    下面讓我們來看針對(duì)band class 6設(shè)計(jì)的鄰信道選擇性測(cè)試和阻塞測(cè)試,Cdma2000對(duì)鄰信道選擇性測(cè)試的規(guī)定是,手機(jī)接收電平為-101dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)分別正負(fù)偏移2.5MHz的頻點(diǎn)上存在一個(gè)-37 dBm/1.23 MHz,且含有導(dǎo)頻信號(hào)、同步信號(hào)、尋呼信號(hào)和6個(gè)業(yè)務(wù)信號(hào)的一個(gè)cdma調(diào)制信號(hào)時(shí),F(xiàn)ER不大于1%。

    正如前文講的鄰信道選擇性測(cè)試只針對(duì)band class 6,其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的出發(fā)點(diǎn)是,是否能與wcdma系統(tǒng)兼容,其實(shí)它與單音干擾的測(cè)試很象,僅是把干擾信號(hào)從單音信號(hào)換成了一個(gè)cdma調(diào)制信號(hào),當(dāng)然這么一換,這個(gè)測(cè)試再叫單音干擾顯然不合適。
Cdma2000對(duì)阻塞(Blocking)的測(cè)試也分為帶內(nèi)(In-Band)阻塞和帶外(Out-Of-Band)阻塞兩種,帶內(nèi)阻塞的具體規(guī)定是:手機(jī)接收電平為-101dBm,在手機(jī)工作的接收信道中心頻點(diǎn)分別正負(fù)偏移2.5MHz上存在一個(gè)-56dBm的單音連續(xù)干擾源時(shí),和分別正負(fù)偏移7.5MHz的頻點(diǎn)上存在一個(gè)-44dBm的單音連續(xù)干擾源時(shí),F(xiàn)ER不大于10%。

    帶外阻塞的具體規(guī)定是:手機(jī)接收電平為-101dBm,從1MHz開始,以1MHz為步長,直到12.75GHz為止,存在一個(gè)從-15dBm到-44dBm單音連續(xù)干擾源時(shí),F(xiàn)ER不大于10%。為什么cdma2000只對(duì)band class 6作阻塞測(cè)試,尤其還做帶外阻塞測(cè)試,而對(duì)別的band不要求哪?如果說帶外窄帶信號(hào)(單音)對(duì)寬帶調(diào)制信號(hào)干擾小,別的band不用作此測(cè)試,那么band class 6為什么要做那?還是band class 6所處頻帶無線環(huán)境比較惡劣的原因哪?筆者對(duì)此也有疑惑。

    從上面不難看出,這部分的測(cè)試主要模擬了當(dāng)手機(jī)在遠(yuǎn)離基站,或接收信號(hào)被嚴(yán)重遮擋(接收到的信號(hào)很弱),且有個(gè)很強(qiáng)的干擾信號(hào)時(shí),此時(shí)手機(jī)接收部分所應(yīng)具有的能力。

八、再談系統(tǒng)外的其他通信系統(tǒng)的干擾——在互調(diào)雜散干擾下的測(cè)試
    作為系統(tǒng)外的干擾,筆者把互調(diào)雜散干擾單獨(dú)拿出來討論,主要是互調(diào)干擾是系統(tǒng)設(shè)備中的非線性引起的,如混頻選擇不好,使非有用信號(hào)混入,而造成的干擾,其表現(xiàn)就如同收音機(jī),電視機(jī)的串臺(tái),它和通信體制、多址方式無關(guān),完全是無線設(shè)備的射頻線路的質(zhì)量決定的。有些地方也把它稱為三次諧波互調(diào)干擾(TOI--Third Order Intermod)或者雙單音測(cè)試(Two Tone Test),從這兩個(gè)名字我們就不難看出其涵義。

    GSM對(duì)此測(cè)試的規(guī)定是:手機(jī)接收電平為-98dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)偏移ARFCN 4的信道上存在-49dBm的GSM調(diào)制干擾信號(hào)、偏移ARFCN 8的信道上存在-50dBm的連續(xù)單音干擾信號(hào)時(shí),II RBER不大于2.440%。

    讓我們分析一下干擾產(chǎn)生的過程,假定手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)為X,GSM信號(hào)帶寬200kHz,偏移ARFCN 4的信道上GSM調(diào)制信號(hào)的頻率為X+4*200kHz,偏移ARFCN 8的信道上的連續(xù)單音干擾信號(hào)的頻率為X+8*200kHz,偏移ARFCN 4的信道上GSM調(diào)制信號(hào)的二次諧波的頻點(diǎn)為(X+4*200kHz)*2,它與連續(xù)單音干擾信號(hào)互調(diào),會(huì)產(chǎn)生頻點(diǎn)為(X+4*200kHz)*2-X+8*200kHz=2*X+2*4*200kHz- X+8*200kHz=X的一個(gè)干擾,這個(gè)頻率正好是手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)。這種情況嚴(yán)重并巧合時(shí),你就可以“同時(shí)”接到兩個(gè)人的話音了。

    Cdma2000對(duì)此的規(guī)定差不多,所不同的是它用了兩個(gè)單音,模擬基站附件有兩個(gè)窄帶無線發(fā)射設(shè)備,即就是用兩個(gè)單音模擬兩個(gè)比較大的窄帶信號(hào),其互調(diào)信號(hào)落入Cdma2000通信帶內(nèi),所造成的對(duì)Cdma2000的干擾。由于落入Cdma2000帶內(nèi)的是一個(gè)窄帶干擾信號(hào),而且不可能是個(gè)Cdma2000的調(diào)制信號(hào),因此,從這點(diǎn)可以看出,即便互調(diào)干擾較嚴(yán)重,用Cdma2000手機(jī)你也不大可能聽到兩個(gè)人的話音了。

    Cdma2000對(duì)此測(cè)試的規(guī)定是:在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)偏移正負(fù)900kHz和正負(fù)1700kHz處存在兩個(gè)連續(xù)單音干擾信號(hào),當(dāng)手機(jī)接收電平為-101dBm,干擾信號(hào)強(qiáng)度為-43 dBm;當(dāng)手機(jī)接收電平為-90dBm,干擾信號(hào)強(qiáng)度為-32dBm;當(dāng)手機(jī)接收電平為-79dBm,干擾信號(hào)強(qiáng)度為-21dBm,此時(shí)FER不大于1%。此處落入帶內(nèi)的干擾信號(hào)的過程與GSM相同,略去推倒,值得一說的是,該干擾雖落在帶內(nèi),卻不是落在Cdma2000的中心頻點(diǎn)上,而是中心頻點(diǎn)正負(fù)100kHz處,Cdma2000為什么這么規(guī)定,筆者也不清楚。

九、結(jié)束語
    不管是模擬手機(jī)、還是數(shù)字手機(jī)的GSM、cdma95、cdma2000、還是wcdma,在接收信號(hào)合適(不大也不小),沒有干擾(包括系統(tǒng)本身的用戶和其他系統(tǒng)的用戶以及自然界的干擾),沒有多徑,不在運(yùn)動(dòng)中,接收質(zhì)量都會(huì)很好(除非這個(gè)設(shè)備很爛),且聲音清晰,誤碼率、誤禎率基本為零,這反映不出手機(jī)質(zhì)量的好壞,那如何來衡量手機(jī)質(zhì)量的好壞?正如前文中提到的測(cè)試,就是把把手機(jī)放到各種惡劣的環(huán)境中去。具體總結(jié)如下:
*模擬接收到較大或較小的信號(hào)——靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍
*模擬真實(shí)的自然環(huán)境——在多徑快衰落條件下的測(cè)試
*模擬系統(tǒng)內(nèi)部的干擾——同信道抑制、鄰信道抑制與加性高斯白噪聲下的測(cè)試
*模擬系統(tǒng)外的其他通信系統(tǒng)的干擾——AM抑制、單音干擾、阻塞、鄰信道選擇性下的測(cè)試

    以上介紹的測(cè)試僅是GSM、cdma2000接收測(cè)試中的一部分,掛一漏萬,但足見GSM和cdma2000測(cè)試的異同,GSM測(cè)試更側(cè)重在弱小信號(hào)、在多徑條件下的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和外部的干擾抑制的測(cè)試,而cdma2000的測(cè)試從標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)題中就不難看出其測(cè)試重點(diǎn)。
*、3.3 Forward Common Channel Demodulation Performance
*、3.4 Forward Traffic Channel Demodulation Performance
*、3.5 Receiver Performance

        3.3和3.4強(qiáng)調(diào)的是基帶芯片對(duì)前向信道解調(diào)能力的測(cè)試,即考查基帶芯片在多用戶下,在各種多徑下,對(duì)各種前向信道的不同速率下,不同模式下得解調(diào)能力的測(cè)試。而3.5考察手機(jī)在弱小信號(hào)下、在單音、互調(diào)干擾下的解調(diào)能力的測(cè)試。

    由于系統(tǒng)的不同,多址方式的不同,系統(tǒng)的測(cè)試也不同,但筆者認(rèn)為這些測(cè)試都僅僅是根據(jù)具體實(shí)際情況有所側(cè)重,其實(shí)質(zhì)是一樣的,雖異曲,但同工。


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