移动通信终端生产测试趋势分析与新工具CMW500的应用 - 通信

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<strong>移动通信终端设计的变化</strong>

技术的逐步成熟以及竞争的不断加剧，使设计者越来越依靠无线通信之外的一些功能来保证利润。手机无线通信的价值已不再像十几年前那样举足轻重了，因此实现它的成本要求也越来越低，没人愿意为只有几个美元的通信芯片花费大量的设计、制造和测试的时间。

另一个有趣的现象是手机拥有了越来越多的无线功能。为满足不同环境下的各种应用，设计者不得不将多种无线技术都放到小小的手机中，还要保证性能的稳定可靠，设计和制造的技术难度在不断加大。

<strong>生产测试的新挑战</strong>

生产测试过程通常分为板测和终测两个阶段。板测对电路板上的无线模块进行校准，目的是给原本空白的手机板写入参数，调整由于元件个体间的差异造成的手机整体射频性能的不同。基本做法是：分频率和功率等级调节发射机功放的增益，调节基带调制器的频率误差，调节接收机前端低噪放的增益。整个过程由仪器测试数据并提供测试信号。终测用于验证校准效果的好坏。测试仪器和被测手机先建立话音呼叫连接，然后由仪器对发射机及接收机的性能进行测量。另外，有些厂家还会在这一站对话音质量或者天线的辐射性能进行验证。如果手机支持Bluetooth/FM/WLAN和GPS等技术，那么还要升级测试站的功能，甚至添加专门的测试站。

传统流程越来越不适应复杂手机的生产要求。通过观察可发现传统方法中以下因素对测试时间影响较大：测试软件、控制设备以及仪器的初始化、手机开关机、校准过程中，控制软件与手机之间的数据交互；建立呼叫；终测过程中，手机接收机误码率BER的测试；频段、制式间切换。

随多模手机的出现，测试所需时间在成倍增加，也意味着测试成本不断提高。现在典型的双模手机完整的测试时间普遍在3~5分钟，甚至更长。同时，Bluetooth/FM/WLAN和GPS等技术的加入，使整个测试方案、测试夹具、连接设备和仪器的配置及应用变得更加复杂。

现在各大手机制造商纷纷开始对原有测试模式进行改革，目的只有一个，即降低测试成本，简化测试流程。

测试领域越来越清晰的出现以下趋势。

<strong>使用非信令模式</strong>

传统方法中，话音呼叫的建立、系统切换，以及测试模式和正常模式间的切换、开关机这些动作占用了大量时间。信令动作旨在考验手机对高层协议信息的执行是否正确，完全可以转移到研发阶段测试。因此未来的终测也将像校准一样，完全在非信令模式下进行。以往必须借助信令模式构建收发环回链路进行的误码率测试，随着芯片和仪器能力的提升，也可在非信令条件下完成。

<strong>预定义的测试步骤和模式提高生产效率</strong>

校准时软件和手机之间存在大量的数据交互。目前的仪表的速度已经非常快，比如罗德与施瓦茨公司的CMU200，单次的功率测量只需要几十毫秒。但是大量数据交互所需要的时间远大于测试本身，形成速度瓶颈。

手机芯片已开始变得更智能，测试程序只需向芯片发出一次指令，指示手机发出不同功率和频率的信号序列，手机就能连续动作。同时仪器使用智能校准这样的技术进行一次性的测试，从而节省时间。此外，基于芯片和仪器的能力，工程人员还开发出多制式并行测量的新应用。

<strong>使用下一代宽带无线综合测试仪</strong>

受设计限制，现有的无线综测仪往往无法产生和分析宽带信号，如LTE和WiMAX技术使用的OFDMA调制信号，也无法对MIMO、 WLAN/GPS/DVB/CMMB等技术进行处理。为满足新的测试需求，罗德与施瓦茨公司推出了宽带无线综测仪CMW平台。该平台包括覆盖协议测试、研发测试以及生产测试等不同需求的系列产品，具有解调带宽大、扩展性强、测试速度快、同时又充分兼容以往技术的优点。各大手机厂商都纷纷开始使用这一新的测试平台。

<strong>调制技术，多址、双工方式与测量</strong>

无线信号的形式决定了应该使用何种测试方法，以及能够得到的测试结果。现代无线通信系统都在使用复杂的数字调制和多址接入技术，对于带宽、帧结构、调制方式、码元(码片)速率、滤波器类型、信道编码和纠错方式等众多低层(通常为PHY，MAC和RLC层 )参数都有明确的要求，这些参数都会影响到测试方法的实现。当然，为方便客户的使用，无线综测仪通常都有专门的测试工具，依据信号的不同特性进行定制。

不同的无线技术都有相应的测试规范，如GSM手机测试依照3GPP 51.010，WCDMA手机测试依照3GPP 34.121。但生产线通常不需要测试所有项目，否则成本会非常大。表1所示为一般研发阶段和生产线常用的测试项目，这些项目可保证手机最基本的射频性能的合格。


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2009-12-3 14:24:21 上传
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表1 常见射频测试项目


而且，随着技术的发展，测试规范也在不断增加新内容。如LTE，很多项目还在持续完善当中，比如MIMO技术对LTE终端吞吐量和接收机误码率的影响，各终端厂家还在探索中。CMW平台是业内目前唯一实现LTE终端信令测试功能的方案。使用该平台，可模拟LTE基站的许多信令动作，完成终端的早期测试。 CMW还可扩充为独立的双通道仪表，实现MIMO的流量和接收机的测试。

<strong>CMW的典型应用</strong>

GPRF工具对WiMAX信号进行快速功率测量

用CMW500产生一个WiMAX上行信号，功率在0dBm。CMW500的GPRF功率测量工具可准确测得这个信号。请注意，MMI中的Filter Type和Bandwidth两个参数会对测试结果有影响。CMW提供的Filter Type有Bandpass、Gaussian、WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，滤波器带宽为1kHz~40MHz，基本满足所有通信信号功率测量要求。通过GPRF工具集中的FFT频谱仪，还可从频域分析这个WiMAX信号。

列表模式下的信号分析

CMW500可灵活产生列表模式(List Mode)的信号。如图1所示，每个频点的功率和频率的设置都不一样。使用Smart Alignment可快速捕获这个信号。


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图1 列表模式信号的频点列表

Multi-Evaluation和环回BER并行测试

Multi-Evaluation可将WCDMA信号需要的发射测试结果一次性测得。如图2所示，CMW500还能同步进行误码率和误块率的测试。


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图2 WCDMA信号的Multi-Evaluation测试结果

在这个实例中，使用CMW500播放一个特定的波形文件，再用CMW500进行接收，通过内部触发器实现UL和DL同步，由CMW500读出BER结果，实现真正的收发并行测试。

TD-SCDMA信号分析

TD-SCDMA是我国提出的3G标准。目前CMW500支持对TD-SCDMA信号的Multi-Evaluation测试，且速度非常快。据以往实测结果，通过Multi-Evaluation测得指定频点的所有发射机结果，如图3所示，包括Modulation、Power vs. Time和SEM等等，时间可控制在1秒左右。


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图3 TD- CDMA信号的Multi-Evaluation测试结果

<strong>结语</strong>

手机越来越成为一种电子消费品，研发和生产都要紧紧围绕降低成本提高效益这一中心。CMW测试平台凭借极为丰富的功能和完美的表现，可为客户实现设计和生产价值的最大化，帮助客户在未来的十年内持续保持强劲的竞争力。

作者：罗德与施瓦茨中国有限公司高级应用工程师 刘轶旻  来源:电子设计应用2009年第11期

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