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【关键词】 cdma2000 1x 基站子系统 无线指标
一、引言
800MHz cdma2000 1x系统已于2003年3月在我国实现商用，但是由于800 MHz频段上频率资源不足，且非3G标准频段，所以有必要在3G核心频段2.1GHz上实现cdma2000 1x技术。
2003年上半年我国制定了《800MHz CDMA 1X数字蜂窝移动通信网设备测试方法：基站子系统》(编号：YDC 022-2003)的标准，该标准中包含了对2.1GHz基站子系统测试的规定。
为了在2.1GHz频段上顺利实现cdma2000 1x系统的商用，信息产业部于2003年6月至8月对在2.1GHz频段上各大厂商的cdma2000 1x单系统和终端进行了测试。2.1GHz设备主要在射频部分和800MHz设备有所不同，所以本次测试的重点在无线指标。基站子系统无线指标测试项目包括两部分：发射机性能测试和接收机性能测试。以下将对2.1GHz频段上cdma2000 1x基站子系统无线指标的测试项目进行详细的分析。
二、发射机性能测试
发射机性能测试有三种测试模式：第一种是单导频测试，它是在仅发射导频信道的条件下进行的，在该测试模式下的测试项目有频率容限、导频时间容限、波形质量等三项；第二种是9码道测试，它是在发射1个导频、1个同步、1个寻呼和6个业务信道的条件下进行的，各信道功率分量如表1所示，在该测试模式下的测试项目有导频信道对码分信道的时间容限、RF输出总功率、导频功率、传导性杂散发射等四项；第三种是3个基本信道加1个业务信道的测试，它是在发射1个导频、1个同步、1个寻呼和建立1个业务信道的条件下进行的，在该测试模式下的测试项目有码域功率、前向功率控制子信道等两项。
1.频率容限
频率容限是指实际CDMA系统发射的载频频率与规定的CDMA系统发射载频频率之间允许的最大差异。指标要求在所有生产厂商规定的操作温度条件下，实际CDMA发射载频频率与规定的CDMA系统发射载频频率之间的平均频率差异优于指定频率的*5 (*0.05ppm)。
2.导频时间容限
该指标要求导频时间校准误差小于10*s。当基站同时支持多个CDMA频道时，该基站发射的所有CDMA频道彼此间的误差必须在*1*s时间内。同时基站在外部系统时钟中断后应在至少8小时内能够保持与系统时钟的偏差小于*10*s。该指标反映了基站导频与基准GPS时钟同步的能力，它直接影响了各个码分信道之间的正交性，最终影响了系统容量。
3.波形质量
波形质量是通过确定实际波形和理想波形之间的标称相关功率来测量。指标要求：标称互相关系数ρ必须大于0.912(过剩功率<0.4dB)。ρ的最大值为1，当ρ为1时，表明实际波形和理想波形完全吻合。
4.导频信道对码分信道的时间容限及相位容限
时间容限指标要求RF输出端口发射的在同一个CDMA频道的前向导频信道和所有前向CDMA码分信道之间的时间误差必须小于*50ns。
相位容限指标要求导频信道和所有共享同一个前向CDMA频道的码分信道之间的相位误差必须小于0.15弧度。
这两项指标也直接影响了各码分信道间的正交性。
5.RF输出总功率
总功率是指发射到阻抗等于发射机标称负载阻抗的负载上的平均功率。该指标要求总发射功率应该在生产厂商指定的额定功率的＋2dB~-4dB范围之内。
6.导频功率
该指标要求导频信道功率与总功率的比在-7dB*0.5dB的范围内。
7.传导性杂散发射
发射机传导性杂散发射是在指定CDMA信道频率外的发射，它成为其他频段的干扰信号。其在基站RF输出口测量。该项测试要注意仪表的选择，应选择底噪声足够低的频谱分析仪，以保证测量的准确性和有效性。
8.码域功率
码域功率是指一个CDMA频道中每个码道的功率。在码域功率测试中使用的CDMA时间参考从导频信道中导出。该测试验证所有码道间的正交性。如果支持发送分集，通过该测试也可以验证时间校准。该指标要求当建立一个RC1的业务信道时，每个非激活Wn64信道码域功率应当比总输出功率低27dB或更低；当建立一个RC3的业务信道时，每个非激活Wn128信道码域功率应当比总输出功率低30dB或更低。
9.前向功率控制子信道
前向功率控制子信道的作用是根据无线环境的状态通过该信道向终端发送功率控制比特来控制终端发射功率。从而达到提高系统容量的目的。该测试就是要确保功率控制比特有正确的灵敏性、位置、延迟和振幅，以实时准确的控制终端发射功率。
该测试需要搭建一个呼叫环路，测试连接如图1所示。该测试有两种方法：一是在关闭移动台模拟器闭环功率控制的情况下进行，分别降低和升高移动台模拟器输出功率10dB，记录降低和升高后出现的第二和第三个功率控制组，他们应分别为：70%或者更多为功率上升命令和90%或者更多为功率下降命令；二是在打开移动台模拟器闭环功率控制的情况下进行，分别增加和减小反向路径损耗20dB，记录移动台响应功率控制比特后的两个1.25ms时间内移动台输出功率增加和减小的值，该值不应超过1.0±0.3dB。
以上测试项目中1至6以及8的测试连接相同，只需要一台CDMA基站测试仪和30dB左右的大功率衰减器即可。通过测试线缆将发射机发射端口经衰减器连接到基站测试仪的射频输入端口，基站测试仪后背板接基站的偶秒(GPS时钟)触发，实现与基站同步，同时后背板接基站的频率基准(一般是10MHz时钟)，以比较获得基站的频率误差。
三、接收机性能测试
为了衡量在各种实际使用情况下接收机的工作状况，必须在加性高斯白噪声(AWGN)及多径等无线环境下对接收机的下列性能进行测试。
1.接入试探捕获
接入试探捕获是在规定的接收信噪比(Eb/N0)的条件下测量成功捕获每个接入试探的概率。对于接入信道，该指标要求在90%的可信度下，当Eb/N0 为5.5dB时接入试探失败率最大值为50%，当Eb/N0为6.5dB时接入试探失败率最大值为10%。
该项测试连接如图1所示。测试时有两种情况，如果厂商提供了直接读取接入试探成功率的软件，那么通过验证该软件的有效性后可以直接使用，否则就利用频谱分析仪一个试探一个试探的进行统计。频谱分析仪时域波形如图2(a)所示，表明接入试探成功捕获，即一个接入试探脉冲后跟一个成功建立的业务信道，如果波形如图2(b)所示，则表明接入试探未成功捕获。
2.接收机灵敏度
在基站RF输入口测量时，基站接收机灵敏度定义为保持反向业务信道误帧率(FER)为1.0%的情况下基站RF输入端口的最小输入功率。该指标要求：当在基站RF输入端口输入功率大于等于灵敏度电平时，反向业务信道FER应小于等于1.0%(95%的可信度条件下)。
测量连接如图1所示，关闭AWGN发生器即可。逐步减小基站子系统接收天线口的有用电平值，直到FER超过1.0%。记录此前接收天线口的有用功率电平值，即为接收机灵敏度。接收机灵敏度是反映基站子系统性能的一个重要指标。灵敏度越高基站能够覆盖的范围越广。它直接影响了系统容量。
3.接收机动态范围
接收机动态范围是指基站RF输入口处的输入功率范围，在该范围内FER不应超过规定限值。其低端范围的限值为接收机灵敏度，其高端范围的限值为保持1.0%的FER条件下每个RF输入端口的最大总功率。该指标要求：在基站RF输入口输入接收机动态范围电平时，反向业务信道FER应小于等于1.0%(95%的可信度条件下)。
测量连接如图1所示。调节好起始的有用功率电平值和噪声电平值，然后同步增加该两项值，以保证Eb/N0=10dB 1dB，直到FER超过1.0%。记录此前接收天线口的有用功率电平值，即为接收机动态范围。一般基站子系统的该项测量值都会高出指标要求20dB以上。它衡量了接收机的非线性指标，包括自动增益控制和抗阻塞能力等。
4.反向业务信道的解调性能
此项测试目的是检验反向业务信道在AWGN和衰落条件下的解调性能。它包括：加性高斯白噪声条件下的性能、多径衰落条件下无闭环功率控制的性能、多径衰落条件下有闭环功率控制的性能。该测量值是由规定Eb/N0条件下的FER值确定。
加性高斯白噪声条件下的性能测试如图1所示。该项指标反映了基站抵抗噪声干扰的能力。多径衰落条件下的性能测试如图3所示。该项测试反映了当移动台在以各种速率运动以及存在多径和时延的情况下，基站能够正确解调的能力。这几项测试都是模拟实际中各种通信环境对基站的影响。
5.邻道选择性
本测试是测量当在指配信道频率的邻近存在另一个CDMA信号时，基站接收期望CDMA信号的能力，另一个CDMA信号为偏离指配信道2.5MHz的信号,信号强度为-53dBm。该指标要求：95%可信度条件下FER应小于1.5%，同时移动台模拟器输出功率增加不应超过3dB。
该测试连接图类似于图1，只要将图1中的AWGN发生器换为信号源即可。使用信号源是用来模拟一个手机干扰信号加载在反向两条支路上。在实际通信环境中不可能只有一个终端与基站进行通信，本测试就反映了此种情况。它衡量了基站抵抗邻近CDMA信号干扰的能力，同时也衡量了基站对终端实现功率控制的能力。
6.杂散
传导性杂散发射是指在接收机RF输入口测量的经基站设备产生或放大的杂散辐射。测量时应关闭发射机RF输出。
7.接收信号质量指示(RSQI-Received Signal Indicator)
信号质量定义为信号与噪声之比Eb/N0。接收信号质量指示(RSQI)是指基站进行的信号质量的测量。RSQI测量结果用于比较不同基站之间的信号强度。
该测试连接如图1所示。配置好相应的有用功率电平值和噪声电平值(Eb/N02-14)，读取基站计算出的RSQI值，该值应在标准规定的范围之内。该指标主要是检验基站是否能够正确的计算出接收信号的质量。
四、结束语
本文结合信息产业部组织的CDMA2000 1X基站子系统的测试对CDMA 2000 1X基站子系统的发射机和接收机的无线指标的技术要求和测试方法进行了简要介绍。无线指标是2.1GHz频段上cdma2000 1x基站子系统的重要性能指标。它直接体现了系统的接收灵敏度、抗干扰能力以及杂散大小等性能，最终决定了在限定频段内的系统容量。通过本文的介绍，希望能对今后的设备开发和测试提供有益的参考。
