OTA-CTIA性能测试方法及标准

移动台空中（OTA）性能测试方法及标准——国家通信计量站郭琳[e-mail]-P-114/01-10¾OTA测试简介¾OTA测试方法¾YDOTA标准¾OTA实例分析OTA测试简介ƒ目的：验证无线设备和网络的连接能力以及终端使用者对辐射和接收性能的影响ƒ进行空间三维测试ƒ进行辐射功率和接收灵敏度两方面测试ƒ每一方面测试中，都要进行自由空间和带人头模型两种情况下的测试，若天线为伸缩式，还要在天线拔出和缩回两种状态下进行测试。OTA测试简介ƒ测试系统ƒ路径要求ƒ暗室性能测试CTIAOTA测试系统ƒ满足远场条件ƒ纹波测试，总不确定度小于2dB.ƒ高精度三维定位装置ƒ满足CTIAOTA进行自由空间和人头模型测试要求ƒ定位系统和EUT支撑物必须是电磁波透明材料CTIAOTA测试系统WalkwayFiberOpticsforMAPSsystemDiagonalDualPolarizedHornGPIB-BusSpectrumAnalyzerUniversalRadioCommunicationTesterMAPSControllerMulti-AxisPositioningSystem(MAPS)NetworkAnalyzerRelaySwitchUnitWindowsbasedPCrunningtestsoftwareRFCablesPenetrationPanelAntennaUnderTest(AUT)CTIAOTA测试系统+X+Y-Y-X+Z-Z(PhiAxis)(ThetaAxis)+X+Y-Y-X+Z-Z(ToMA)ThetaPolarizationPhiPolarization测试系统测试系统CTIAOTA测试系统CTIAOTA测试系统精密偶极子标准增益喇叭CTIAOTA路径要求ƒ反应近场ƒ辐射近场ƒ远场CTIAOTA路径要求反应近场ƒ能量以电场或磁场的形式储存ƒ是一般定义的距离ƒ在反应近场范围内，任何探测天线或者支撑物都会对天线辐射模式产生很大的影响λ/62.03DrCTIAOTA路径要求辐射近场ƒ主要为辐射射频能量ƒ在辐射近场范围内，多辐射源或者很大的辐射源仍然不能看作点源ƒr2D2/λ是一般的定义ƒ叫做Fresnel区域CTIAOTA路径要求远场区域ƒ辐射能量从点源发出ƒ可以提供被测天线的辐射模式测量ƒr2D2/λ是一般的定义ƒ被叫做Fraunhofer区域纹波测试确定暗室有足够的静区性能¾测试暗室反射对静区影响¾定位系统及EUT支撑物对静区的影响ƒ包括两部分：¾Theta轴纹波测试¾Phi轴纹波测试ƒ计算结果计入测量系统不确定度中Theta纹波测试Phi轴纹波测试纹波测试布置3126PrecisionSleeveDipoles&3127ResonantLoopsWalkwayFiberOpticsforMAPSsystem3164-03or3164-04DiagonalDualPolarizedHornGPIB-BusSpectrumAnalyzerUniversalRadioCommunicationTesterMAPSControllerNetworkAnalyzerRelaySwitchUnitRFCablesPenetrationPanelOTA测试方法ƒTRP测试方法ƒTIS测试方法ƒEUT定位ƒ人头模型与组织液配方TRP测试ƒEIRP－有效全向辐射功率ƒTRP－总辐射功率ƒNHPRP－接近水平面辐射功率TRP测试SpectrumAnalyzerUniversalRadioCommunicationTesterRelaySwitchUnitFiberOpticsforMAPSsystemReceiveAntennaGPIB-BusMAPSControllerCommunicationAntennaonMAPSMobilePhoneMeasurementSignalPathCommunicationPathTRP测试ƒEUT处于最大功率发射ƒ非便携式只EUT需要进行自由空间下测试ƒ便携式还要进行人头模型条件下的测试ƒ在EUT支持的每一个频段，对高中低三个信道进行测试ƒ对于可伸缩天线的EUT,需要在两种条件下分别测试TRP测试ƒ通过控制EUT的位置，三维空间测量各点的有效辐射功率EIRP，通过积分计算球面上的平均值ƒ15度步长进行测试TRP测试TotalPower(dBm)123416202428YXZAzimuth=-10.0Elevation=63.0Roll=20.8GSM900FSTRPTotalPower(dBm)163218202224262830YXZAzimuth=74.3Elevation=84.3Roll=-39.8DCS1800FSTRPTIS测试ƒ在每一个测量点，为了达到一定的误码率（误帧率）而所需要的最小前向链路功率ƒEIS－有效全向灵敏度ƒTIS－总全向灵敏度ƒNHPIS－接近水平面全向灵敏度TIS测试FiberOpticsforMAPSsystemTransmitAntennaGPIB-BusUniversalRadioCommunicationTesterRelaySwitchUnitMAPSControllerCommunicationRXAntennaonceilingCommunicationRXAntennaonMAPSMobilePhoneCommunicationReturnPathMeasurementSignalPathTIS测试ƒEUT处于最大功率发射ƒ非便携式EUT只需要进行自由空间下测试ƒ便携式还要进行人头模型条件下的测试ƒ在EUT支持的每一个频段，要选高中低三个信道进行完整TIS测试ƒ在满足最大间隔条件下对中间信道还要进行相对灵敏度测试ƒ对于可伸缩天线的EUT,需要在两种条件下分别测试TIS测试ƒ通过控制EUT的位置，三维空间测量各点的空间接收灵敏度EIS，通过积分计算球面上的平均值ƒ30度步长进行测试TIS中间信道测试TIS测试相对灵敏度测试：ƒ找到完整测试信道的最佳接收灵敏度的测量点，ƒ调整定位器的位置及测试的极化与最佳接收灵敏度点一致，ƒ调节基站模拟器的输出功率大于最佳接收灵敏度＋5dB,测试在此功率条件下EUT在中间信道的灵敏度，ƒ中间信道的灵敏度不应超过完整测试信道的误码率/误帧率TIS测试TotalPower(dBm)9611098100102104106108ZXYAzimuth=138.7Elevation=-55.1Roll=-57.3TotalPower(dBm)941109698100102104106108XYZAzimuth=-4.0Elevation=19.4Roll=40.6GSM900FSTISDCS1800FSTISEUT定位(自由空间)直板式移动台折叠式移动台EUT定位(人头模型1)以左、右耳为旋转轴中心时的坐标系统EUT定位(人头模型2)以模拟人头中心为旋转轴中心时的坐标系统人头模型ƒ人头模型根据IEEEStd1528-2002DraftCBD1.0–April4,2002，稍做改变ƒ通话位置为以上标准中的“check”或者“touch”位置IEEE1528OTA人体组织液配方0.1杀菌剂(Dowicil™75)0.3羟乙基纤维素(Hydroxyethylcellulosis)54.3糖45.3水重量百分比（%）成份YD的OTA标准ƒ国家通信计量站负责起草了《移动台空中射频辐射功率和接收机性能测试方法》，现已形成了送审稿，预计将于年底发布ƒ根据我国的实际情况进行编制，提出了针对GSM900，DCS1800及CDMA的射频辐射功率及接收机性能详细测试方法。ƒ添加了限值要求ƒ对整个系统的不确定度进行了分析ƒ改善了CDMA接收灵敏度测量方法YD的OTA标准ƒGSM900测试信道（低，中，高）914.8上行124GSM900C959.8下行124GSM900C897.6上行38GSM900B942.6下行38GSM900B880.2上行975GSM900A925.2下行975GSM900A频率(MHz)Designation信道号频段YD的OTA标准ƒDCS1800测试信道1784.8上行885DCS1800C1879.8下行885DCS1800C1740上行661DCS1800B1835下行661DCS1800B1710.2上行512DCS1800A1805.2下行512DCS1800A频率(MHz)Designation信道号频段YD的OTA标准ƒCDMA测试信道893.31下行777CellularC848.31上行777CellularC881.52下行384CellularB836.52上行384CellularB869.70下行1013CellularA824.70上行1013CellularA频率(MHz)Designation信道号频段YD的OTA标准ƒ总辐射功率(TRP)限值要求待定≥25NANA0NANA待定≥265人头模型自由空间人头模型自由空间功率等级GSM1800TRPGSM900TRPGSMYD的OTA标准待定20dBmAlwaysup人头模型TRP自由空间TRP功率等级CDMA总辐射功率(TRP)限值要求CDMAYD的OTA标准总接收灵敏度(TIS)限值要求GSM待定≤－100NANA0NANA待定≤－1025人头模型自由空间人头模型自由空间功率等级GSM1800GSM900YD的OTA标准总接收灵敏度(TIS)限值要求CDMA待定≤-98dBmAlwaysUp人头模型自由空间功率等级CDMAYD的OTA标准CDMATIS测试方法ƒ现有OTA规范规定测量FER=0.5%时的TIS，耗时约16小时ƒYDOTA标准规定测量FER=2%时的TIS，然后将结果归算到0.5%情况下，耗时约4.5个小时YD的OTA标准ƒ首先测试在FER=2%条件下的高中低三个信道的完整的TIS测试。ƒ找到三个信道的最佳灵敏度点，分别在FER=2%和0.5%条件下分别测试，分别找到在两种情况下EIS的差ƒ以EIS的差作为相应信道的TIS的差异，近似找到在FER=0.5%的结果ƒ将此方面的近似计入测量系统总不确定度中2维测试分析¾选择射频辐射和接收灵敏度最好的平面进行测试¾一般只用测试一个极化即可¾方便进行产品初期的摸底和诊断¾全方位了解还需3维测试2维测试分析GSMTRP.rawDCSTRP.rawGSMTIS.rawDCSTIS.raw2维测试分析thetaGSM.patthetaDCS.pat3维测试分析GSMTRP.rawDCSTRP.rawGSMTIS.rawDCSTIS.pat