手机通信原理及测试知识

FORCOIN手机通信原理和测试知识2015年3月7日FORCOIN目录n基本概念n测试仪器简介n测试流程n连线及测试方法n测试项解释和测量方法nCMU使用介绍n新增功能的测试n测试中遇到的常见问题nCDMA校准介绍FORCOIN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。FORCOINGSM频段nGSM900nF(CH)=890+(CH-1024)*0.20CH[955,1023]nF(CH)=890+CH*0.20CH[0,124]nTX/RXDuplex:45MHznMSTx890–914.8MHznMSRx935–959.8MHznDCSFrequencyChannelnGSM1800nF(CH)=1710.2+(CH-512)*0.20CH[512,885]nTX/RXDuplex:95MHznPCSFrequencyChannelnGSM1900nF(CH)=1850.2+(CH-512)*0.20CH[512,885]nTX/RXDuplex:80MHzFORCOIN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。FORCOIN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。FORCOIN图表1GSM网络FORCOIN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FORCOIN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FORCOINCI----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。FORCOIN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;语音编码速率时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.FORCOIN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FORCOIN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）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FORCOIN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FORCOIN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）。FORCOIN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。FORCOIN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.FORCOIN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FORCOIN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FORCOIN基本仪器简介n电源n信号发生器n频谱分析仪n万用表n示波器n综合测试仪n其他FORCOIN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。FORCOIN信号发生器（SignalGenerator）§Agilent4432B§AnritsuMG3681A§R&S1.提供射频信号FORCOIN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FORCOIN万用表和示波器1.Debug维修用2.示波器观察相位失真FORCOIN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FORCOIN其他仪器1.功率计2.FM调制解调3.Bluetooth发射器4.GPS发射器FORCOIN测试流程以上海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。FORCOIN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FORCOIN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FORCOINSNSN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。FORCOIN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FORCOIN连线及测试方法v设备连线图v不同工位的需求v不同设备的连线图v不同产品的连线图FORCOIN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FORCOIN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FORCOIN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FORCOIN其他测试连线2PCFM调制解调器待测手机§其他测试方法简介FORCOIN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。FORCOIN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。FORCOIN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FORCOIN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。§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。FORCOIN手机发射部分原理框图CSPPowerRampRegistersDACPARFsignalLPFVAPCNVMMeasureInstrumentCalculateRampdataswSWRAMTXPPMFigure1:TransmitterandCalibrationFORCOIN发射信号Mid-BurstPo