手机网络和射频测试培训

手机网络与射频测试讲座手机网络与射频测试讲座主讲：邱林生移动通讯高级工程师、CCIE，曾就职于华为深圳研发中心，现就职于中国联通，主持和参与了多个产品的研发和测试，有丰富的移动通讯网络及终端产品的运营测试和管理经验XXXXXXX主办2016年7月11日目录基本概念（20分钟）测试仪器简介（5-8分钟）测试流程（3分钟）连线及测试方法（5-8分钟）测试项解释和测量方法（25分钟）基本概念GSM是GlobalSystemforMobileCommunication的缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCS1900则是别的一些国家使用的频段(如美国)。GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载功率大），而DCS1800的手机的最大功率是1W。GSM频段GSM900F(CH)=890+(CH-1024)*0.20CH[955,1023]F(CH)=890+CH*0.20CH[0,124]TX/RXDuplex:45MHzMSTx890–914.8MHzMSRx935–959.8MHzDCSFrequencyChannelGSM1800F(CH)=1710.2+(CH-512)*0.20CH[512,885]TX/RXDuplex:95MHzPCSFrequencyChannelGSM1900F(CH)=1850.2+(CH-512)*0.20CH[512,885]TX/RXDuplex:80MHz网络组成－－基站BTS基站：basetransceiverstation基站首要是收发器，收发器的多少决定小区的容量，一个收发器能支持8个用户。一个小区由3个天线，一个发射，两个接收（分级接收）。每个BTS都会有一套收发器。一个BTS覆盖一个小区，BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。BCH帮助Mobile识别/寻找网络。小区的手机用户容量依靠信道数GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps,即BTS收发语音数据速率是13KB/S.有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。网络组成－－基站控制器几个BTS基站连接一个BSC,基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC;所有的BSC连接至MSC每个BTS连结BSC用abis接口，是2Mbps的连接。使用microwavelink、opticalfiber、co-axialline等方式连接.Microwavelink经常是最好的连接方式选择。BSC连结MSC使用的是A口在BSC可提供小区广播等服务。图表1GSM网络网络组成－－MobileSwitchingCenter是网络的核心，呼叫建立、保持、和释放；链接BSC和PSTN、认证、呼叫转接、短信息、收费等。当用户增加到一定数量时，可增加MSC；MSC与MSC之间使用GMSC连结（GATEWAY）当呼叫建立时，MSC起到保持通话和断开通话的功能。存储所有的用户数据和它们的相关特征。介于MS和PSTN之间，交换通信数据.MSC是GSM网络的心脏。是与别的GSM网络、非GSM网络的连接口。MSC主要功能：认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。当用户增加时，超过一个MSC的容量，就需要多一个MSC，就增加一倍的用户网络组成－－其他TRAN----Transcoding/rateadapterunit速率适配器HLR----Homelocationregister归属位置寄存器VLR----visitinglocationregister访问位置寄存器AUC----Authenticationcenter鉴权中心EIR----Equipmentidentifyregister装备身份中心BC----Billingcenter收费中心OMC----Operationandmaintenancecenter操作运营中心SMSC----短信中心CI----CellIdentity小区身份，网络中每个小区都有唯一的识别号CI，一个小区有56个用户可同时通话。调制方式GSM采用的是0.3GMSK调制高斯最小频移键控，0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制，是一种典型的数字调频调制，实际上是调频。0和1代表的是载波加减不同的频率+67.708KHZ和-67.708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改变，两个频率表示频移键控;语音编码速率是13kbps.数据速率(调制速率)BIT传送速率是270.833Kbps。刚好是四倍于射频频移。这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率.高斯滤波:剧烈的频率变化会导致频谱扩散,所以用滤波器进行滤波平滑后,减少频谱扩散;RF载频加67.708和减67.708KHZ;靠频率转移.手机开机的步骤搜索所有的BCH开机跟网络同步时间和频率由FCH/SCH调整解码BCH子通道BCCH网络检查SIM卡的合法身份，是否是网络允许的SIM卡手机位置更新网络鉴权手机主叫过程由BCH指定传输信道SDCCH手机给基站发送通道请求，即手机发送一个短的随即接入的突发脉冲（RACHBurst）（RACHBurst0.577ms156.25bit）手机和基站在独立的专用信道SDCCH上通信权限认证指定手机在一个业务信道（TCH）上通信手机被叫过程手机发送RACHBTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI号码来呼叫用户通道指定的BCH手机和基站在SDCCH上通信手机用户被鉴权手机被指定TCH通道在TCH通道上进行语音和数据通信上行和下行上行是手机通过上行频率发信息给基站，下行是相反。上行和下行组成一对频率对（45MHZ分割），上行滞后下行3个时隙；上行和下行使用相同的时隙号；上行和下行使用相同的通道号；上行和下行使用不同的波段。（间隔45MHZ）。功率等级由于手机在小区内移动，它的发射功率要随着移动，当他靠近基站时，防止干扰别的用户功率要减小，当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。总共有19个功率等级,功率等级存于手机的EEPROM中.功率控制的好处是：手机可以省电、基站减少干扰。由基站在SACCH上发送命令手机改变发射功率改变功率是和路径的衰减成比例。TXLevel5–33dbm，19---5dbm。每个等级之间是间隔2dbm.BTS需要在上行开始的Rxlev、Rxqual每480ms发送报告给BSC关于Rxlev、Rxqual。每一定时间跟初始的进行比较。时迁－TimingAdvanceTimingadvance就是为了保证信号能在准确的时间内到达BS,当MS移动时,随着MS距离BS的远近,上行传递的时延的可变，基站命令移动台提前发送。由BS在SACCH信道上命令MS来改变它的迁时的大小.手机在空闲模式时接收机站和解码BCH，在BCH中的SCH允许手机调整它的内部时间，当手机接收到SCH时不知道距离基站多远，通过SACH特殊的短突发。当手机在下行的SACCH上获得迁时信息，才发送正常的突发，30KM手机设置迟延100US.信道介绍BCH广播信道CCCH专用控制信道DCCH专用控制信道TCH业务信道RACH随机接入信道其他IMEI：internationalmobileequipmentidentity国际移动设备识别号。小区接入技术FDMATDMACDMATimeslot1timeslot＝576.92us,1frame=8timeslots跳频基本仪器简介电源信号发生器频谱分析仪万用表示波器综合测试仪其他电源（Powersupply）Keithley2304,2306Agilent66311B1.提供电压电流2.sense的用途使测量更精确，消除路径损耗。信号发生器（SignalGenerator）Agilent4432BAnritsuMG3681AR&S提供射频信号频谱分析仪（spectrumanalyzer）Agilent4405BAdvantestR3267R&S1.输出频谱2.测量功率3.观察谐波失真万用表和示波器1.Debug维修用2.示波器观察相位失真综合测试仪Agilent8960AnritsuMT8820AR&SCMU1.综合测试2.Debug维修3.性能参数，调制频谱其他仪器1.功率计2.FM调制解调3.Bluetooth发射器4.GPS发射器测试流程以深圳某公司的一款手机为例，介绍一下手机由设计到上市的过程，其中以生产为重点介绍。研发阶段的测试测试跟研发是并行的根据产品提出测试方案编写测试程序根据需要修改测试程序保证程序的稳定性和可靠性生产阶段的测试烧录芯片SMT扫入SN校准天线测试人机接口测试终测FQA写ESN（或其他）软件升级组装包装出货USB蓝牙GPS测试SNSN写号工位此工位是把SN号和进程控制的信息写到手机里，用来跟踪手机的测试过程中的进度和测试的结果。人机接口测试检查最终用户所使用的手机功能,有以下几项:摄像功能按键测试主显示屏检查小屏检查Sub-LCD扬声器检查Speaker听筒检查Receiver话筒检查MIC震铃检查Vibrator背景灯检查Indicator…录音检查恢复出场设置连线及测试方法设备连线图不同工位的需求不同设备的连线图不同产品的连线图手机测试连线图－综测仪工控机接口箱鼠标键盘GPIBcard手机25pin对接线硬件连接图DAQcard电源综测仪GPIB线数字电源引线射频线9pin对接线DAQ数据线串口线BT夹具屏蔽箱根据厂家不同连线有所不同根据成本要求不同连线有所不同手机测试连线图－SG&SAPC信号发生器频谱分析仪耦合器待测件电源其他测试连线1PC待测件USB蓝牙GPS测试仪综合测试仪天线耦合器其他测试连线2PCFM调制解调器待测手机其他测试方法简介测试项解释和测量方法目前GSM的平台有很多，但校准和终测的方法大体相同，其基本理念都是一样的，下面以两款平台介绍一下校准和终测的方法和步骤。校准终测的目的现在生产的相同型号手机虽然使用都是相同器件,但这相同器件还是有的一定的偏差,由此组合的手机就必然存在着差异,但这差异是在一定的范围,超出了就视为手机不良。因此校准的目的就是将手机的这种差异调整在符合国标的范围，而终测是对于校准的检查，因为校准无法对手机的每个信道，每个功率级都进行调整，只能选择有代表性的（试验经验点）进行，所以校准通过的手机并不能肯定它是良品，只有通过终测检验合格的才算是。电池校准对基带电路中的A/D的参考电压的校准，以保证A/D读数的准确。设置外部电源在4.2V，读取手机电压表示值设置外部电源在3.5V，读取手机电压表示值将上面两值存入手机中发射机校准不同的平台有不同的校准方法，但其大致的原理是一样的。就是通过一定的方法调整在一个或者几个试验经验点（全部功率级）的功率值的表示值，使其符合国标的要求（GB2828-1987YD/T1214-2002、ETSIGSM05.01）。对不同信道，不同功率级别进行校准下面讲述两种校准方法。手机发射部分原理框图CSPPowerRampRegistersDACPARFsignalLPFVAPCNVMMeasureInstrumentCalculateRampdataswSWRAMTXPPMFigure1:TransmitterandCalibration发射信号Mid-BurstPowerLevelRampUPRampDownPower(dBm)Time(bits)Bit0Bit147Figure2:BurstShape发射信号（部分）Figure3:PmWvsElement所用公式V=(P*R)1/2=(0.05*P)1/2=10^(