罗德与施瓦茨公司的WCDMA基站测试方案(共34页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上罗德与施瓦茨公司的WCDMA基站测试方案3G Node B Test Solution from Rohde & Schwarz摘要根据3GPP TS25.104和3GPP TS25.141,全面介绍了罗德与施瓦茨公司对WCDMA基站从型号核准、基站验收到现场维护的完整而成熟的测试方案。关键词WCDMA,3GPP TS25.104,3GPP TS25.141,型号核准测试,验收测试,现场维护测试目录0前言1WCDMA基站测试概述2测试软件及仪器3发射机特性测试(Transmitter Characteristics)4接收机特性测试(Receiver Characte
2、ristics)5性能测试(Performance Requirements)6基站验收测试与型号核准测试的区别7现场维护测试8小结0前言作为欧洲最大的无线电测试测量仪器制造商,罗德与施瓦茨公司对WCDMA基站测试拥有丰富的实际经验,包括WCDMA基站整机生产测试、元器件测试、型号核准测试、基站验收以及现场日常维护测试。本文着重介绍WCDMA基站型号核准、基站验收测试的方案,该方案已被WCDMA运营商用来进行基站验收测试,是一个成熟的测试方案。在文章的最后,简单介绍了罗德与施瓦茨公司的WCDMA基站现场维护测试解决方案。本文介绍的基站型号核准和基站验收测试方案中使用的测试软件的演示版本和应用说
3、明都可在罗德与施瓦茨公司的网站上免费下载:登录后,在搜索(Search)栏中输入1MA37即可找到。该演示版本还附带了程序源代码,可供参考和修改。如果需要最新版本的测试软件1MA67,请就近与罗德与施瓦茨公司的代表处联系索取。需要说明的是,文中所有的测试均可不使用测试软件,完全手动操作,但较繁琐费时。1WCDMA基站测试概述根据3GPP TS25.104和3GPP TS25.141,WCDMA基站型号核准要进行三个方面的测试:发射机特性测试(Transmitter Characteristics)接收机特性测试(Receiver Characteristics)性能测试(Performance
4、 Requirements)基站验收测试只需要进行一部分的发射机特性测试和一部分的接收机特性测试,不需要进行性能测试。因此,本文主要针对WCDMA基站型号核准测试进行叙述。1.1发射机特性测试概述发射机特性测试是通过测量基站发出的下行(Down Link)信号,来检验基站发射机的特性,具体测试项目见表1.(发射机特性测试项目)。由表1可以看出,发射机特性测试主要是进行谱分析和调制分析,所需的仪器是频谱仪,如R&S FSQ,R&S FSU,R&S FSIQ。对于功率控制步进测试(6.4.2 Power control steps),需要使用信号源向基站发送包含有TPC(Transmit Powe
5、r Control)比特的上行(Up Link)信号,来命令基站调整其在某个码道上输出的码域功率,以检验基站内环功率控制(Inner Loop Power Control)的能力。对于发射交调测试(6.6 Transmit intermodulation),需要信号源产生一个WCDMA干扰信号,以检验发射机在存在干扰信号的情况下进行发射时,对非线性产物的抑制能力。发生以上所需的信号必须使用矢量信号源,如R&S SMIQ。对于大部分测试项目,3GPP TS25.141规定基站必须被设置到特定的测试模式(Test Model),关于测试模式的具体说明请参考3GPP TS25.141中的6.1.1
6、Test Models。表1.发射机特性测试项目,其中TM即测试模式(Test Model)1.2接收机特性测试概述接收机特性是检验基站对有用的上行(Up Link)信号的接收能力,实际上是误码率(Bit Error Rate)的测量, 在测试中需要给有用信号加上不同的干扰。具体测试项目见表2.(接收机特性测试项目)。由表2可见,接收机特性测量需要三个信号源:第一个矢量信号源(R&S SMIQ)产生所需的3GPP信号,并具备高斯白噪声发生功能。第二个矢量信号源(R&S SMIQ)提供3GPP干扰信号,微波信号源(R&S SMR20)提供高达12.75GHz的连续波干扰信号。另外,在杂散发射(7
7、.7 Spurious emissions)测试中,需要使用频谱仪。需要注意的是,对于大部分测试项目,3GPP TS25.141规定3GPP有用信号和3GPP干扰信号必须设置为上行参考测试信道(UL RMC),关于上行参考测试信道的具体说明请参考3GPP TS25.141中的Annex A: Measurement channels。表2.接收机特性测试项目,其中UL RMC即上行参考测试信道(Up Link Reference Measurement Channel)1.3性能测试概述性能测试是测试基站在实际无线环境下的接收机性能,需要使用信号源发射数据速率为12.2 kbps、64 kbp
8、s、144 kbps或384 kbps的上行RMC信号,并模拟实际的信道。由于该测试是在实际环境中的测试,所以接收信号需要以网络中BS相同的工作方式进行分析,因此,该测试主要测试参数是误块率BLER(BLock Error Rate)。具体测试项目见表3.(性能测试项目)。由表3可见,性能测试需要两个信号源,这两个信号源能够同时产生经过衰落并添加加性高斯白噪声(AWGN)的上行参考测试信道(UL RMC)的信号。R&S SMIQ选用相应的内置选件即能满足以上要求。表3.性能测试项目,其中UL RMC即上行参考测试信道(Up Link Reference Measurement Channel)
9、2测试软件及仪器本小节及以下的3、4、5小节充分结合了罗德与施瓦茨公司的仪器与测试软件,详细介绍了按照3GPP TS25.141进行WCDMA基站测试的具体测试架构、步骤、测试结果以及注意事项。进行WCDMA基站测试必须要基站控制软件按要求对基站参数进行配置,并计算误码率(BER)或误块率(BLER)。2.1测试软件3GPP FDD NODE B TESTSR&S的WCDMA基站测试软件主要用来控制配套的信号源和频谱仪进行测试,其界面如图 1.,使用该软件及配套的仪器可以完全按照3GPP TS25.141进行WCDMA基站的型号核准和基站验收测试。该软件使用极其方便,具体如下:在“TEST”栏
10、中可以选择发射机、接收机及性能测试的具体项目,并可选择发生需要的测试信号(如TEST MODEL和UL RMC)进行单独的接收性能测试或用于对基站和信号源进行同步。在“BTS”栏中可以设置基站的实际输出功率,该数据可以从基站控制软件中得到。在“GENERATOR”和“ANALYZER”栏中可以对信号源和频谱仪进行配置并控制测试的开始和停止。其中的路径损耗“Path Loss”数值必须使用信号源发出标准信号对射频通路进行校准来获得。在“RESULTS”栏中,可以直接看到测试的实际数据和标准限值,并给出通过(PASSED)或失败(FAILED)的最终结果。图1.WCDMA基站测试软件2.2测试仪器
11、本方案中使用的仪器主要有频谱仪、矢量信号源和微波信号源:2.2.1频谱分析仪 (一台),R&S FSU26,R&S FSQ26或R&S FSIQ26WCDMA基站测试对频谱仪的动态范围提出了极高的要求,特别是在杂散发射测试中的要求更高,有时不得不使用带阻滤波器(Band Stop Filter)或陷波器(Notch Filter)。罗德与施瓦茨公司的频谱仪R&S FSU,R&S FSQ和R&S FSIQ拥有业界无与伦比的动态范围,大大简化了测试架构,提高了测量的精度。高端频谱仪 R&S FSU:主要射频指标:1dB压缩点 +13dBm,底噪 -158dBm/Hz,3GPP ACLR 77dBc
12、,三阶截止点 25dBm,单边带相位噪声 -160dBc/Hz (10MHz频偏)电平测量总不确定度:0.3dB建议配置:R&S FSU26(20Hz26.5GHz),FSU-B25,FS-K72图2.高端频谱仪 R&S FSU高端频谱仪/矢量信号分析仪 R&S FSQ:R&S FSQ拥有与FSU同样高端的射频指标,它的VSA(Vector Signal Analyzer)软件选件又使R&S FSQ成为一台高级的矢量信号分析仪。R&S FSQ拥有高达28MHz的解调带宽,这意味着R&S FSQ能对5MHz载波间隔的WCDMA四载波信号进行实时的信号分析。R&S FSQ可以通过添加内置硬件选件进
13、一步将解调带宽扩展至120MHz,完全能够满足当今和未来宽带信号分析的要求。与业界其他的频谱仪或矢量信号分析仪相比,一台R&S FSQ即可完成包括射频频谱特性和调制特性在内的全部测量,因此被称为合二为一的“ONE BOX”解决方案。建议配置:R&S FSQ26(20Hz26.5GHz),FSU-B25,FS-K72图3.高端频谱仪/矢量信号分析仪 R&S FSQ高端频谱仪/矢量信号分析仪 R&S FSIQ:在R&S FSQ出现之前,R&S FSIQ作为罗德与施瓦茨公司的高端频谱仪/矢量信号分析仪,拥有业界一流的射频指标和丰富的信号分析功能。主要射频指标:1dB压缩点 +10dBm,底噪 -15
14、0dBm/Hz,3GPP ACLR 75dBc,三阶截止点 22dBm,单边带相位噪声 -138dBc/Hz (1MHz频偏)图4.高端频谱仪/矢量信号分析仪 R&S FSIQ2.2.2矢量信号源(两台),R&S SMIQ由以上1.3中性能测试对信号源的要求可知,我们需要的两台矢量信号源必须满足以下三个条件:1) 能够产生WCDMA的标准测试信号2) 能够对产生添加了加性高斯白噪声(AWGN)的WCDMA信号3) 能够对产生经过衰落模拟的WCDMA信号R&S SMIQ03B完全能满足以上要求建议配置:R&S SMIQ03B(300kHz3.3GHz),SMIQB11, SMIQB14, SMI
15、QB15, SMIQB17, SMIQB20, SMIQB45, SMIQB48, SMIQB49, SMIQ-Z5图5.矢量信号源R&S SMIQ2.2.3微波信号源(一台),R&S SMR微波信号源用来提供高达12.75GHz的连续波干扰信号。R&S SMR20最高可产生20GHz的连续波信号,完全满足要求建议配置:R&S SMR20, SMR-B11 (10Hz20GHz)图6.微波信号源R&S SMR3发射机特性测试(Transmitter Characteristics)以下对发射机特性测试的每个项目进行详细介绍。由于篇幅所限,除3.1和3.2小节外,其余小节中重点对测试架构进行了描
16、述,而略过了类似的具体校准步骤,测试步骤及测试结果,请参考测试软件的应用说明1MA37。3.1基站最大输出功率(Base station maximum output power)参考:TS 125.141 (3.10.0)6.2.1 Base station maximum output power 测试架构:衰减器:100W, 30 dB, DC 18 GHz图7.测试架构1校准步骤:1) 将基站RX/TX接头处的射频电缆拧下2) 用R&S SMIQ03B产生-10dBm的WCDMA Test Model 1-16信号,输入拧下的射频电缆3) 用R&S FSQ26测量信道功率(Channe
17、l Power)4) R&S SMIQ03B上设置的功率(-10dBm)与R&S FSQ26测得的信道功率之差即为频谱仪的路径损耗“Path Loss”的数值测试步骤:1) 按图7.(测试架构1)连接基站和测试仪器2) 使用基站控制软件将基站设置为Frequency M,Max. Output Power,Test Model 1-163) 在测试软件中选择要进行的测试项目Transmitter Test 6.2.1(Small Setup)4) 将BTS的实际输出功率“Output Power”输入测试软件5) 将以上校准求得的路径损耗“Path Loss” 输入测试软件6) 将频谱仪的中心
18、频率输入软件(与基站频率相同,Frequency M)7) 点击软件中“Optimize Ref Level & Att”按钮,优化频谱仪的参考电平和内部衰减8) 点击软件中“CONFIGURE”按钮,对仪器进行配置9) 点击软件中“START”按钮,开始测试10) 检查测试结果11) 在Frequency B和Frequency T上重复以上测试测试结果要求:额定功率 +/- 2.7dB图8.R&S FSQ26显示的测试结果:图9.测试软件中显示的测试结果(含通过PASSED或失败FAILED信息):3.2CPICH功率准确度(CPICH power accuracy)参考:TS 125.1
19、41 (3.10.0)6.2.2 CPICH power accuracy 测试架构:参见3.1中图7.测试架构1校准步骤:参见3.1,不必重复校准测试步骤:1) 按图7.(测试架构1)连接基站和测试仪器2) 使用基站控制软件将基站设置为Frequency M,Max. Output Power,Test Model 23) 在测试软件中选择要进行的测试项目Transmitter Test 6.2.2(Small Setup)4) 将BTS的实际输出功率“Output Power”输入测试软件5) 将以上校准求得的路径损耗“Path Loss” 输入测试软件6) 将频谱仪的中心频率输入软件(与
20、基站频率相同,Frequency M)7) 将基站Node B的扰码(Scrambling Code)输入测试软件,以便进行码域功率测量8) 点击软件中“Optimize Ref Level & Att”按钮,优化频谱仪的参考电平和内部衰减9) 点击软件中“CONFIGURE”按钮,对仪器进行配置10) 点击软件中“START”按钮,开始测试11) 检查测试结果测试结果要求:额定值 +/- 2.9 dB(30.1 to 35.9 dBm)图10.R&S FSQ26显示的测试结果:图11.测试软件中显示的测试结果(含通过PASSED或失败FAILED信息):3.3频率误差(Frequency e
21、rror)参考:TS 125.141 (3.10.0)6.3 Frequency error 测试架构:参见3.1中图7.测试架构1校准步骤:参见3.1,不必重复校准测试步骤:参见应用说明测试结果要求:+/- 118 HzR&S FSQ26显示的测试结果:参见应用说明测试软件中显示的测试结果(含通过PASSED或失败FAILED信息):参见应用说明3.4功率控制步进(Power control steps)参考:TS 125.141 (3.10.0)6.4.2 Power control steps 测试架构:图11.测试架构2校准步骤:参见3.1,不必重复校准测试步骤:参见应用说明测试结果要
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