软件无线电产品的软件无线电检测方法

生产量飞速上升，数万美元的仪器不再是一台两台地购买，而是几十上百地采购。所以综测仪的设计和制造成本得以降低，导致实际售价显著降低。另一方面，射频检测流程也由一台仪器对一台被测件升级为一台仪器对2-4台被测件，使得被测件启动和非射频检测时间不占用综测仪时间。所以测试时间也得到减少。

然而，最近3-5年无线通信协议飞速发展。第三代(3G)通信已成现实，第三代(4G)通信呼之欲出。同时单台终端集成多个协议也成为发展趋势。一台手机不仅仅要支持GSM、EDGE、CDMA还要支持WiFi和蓝牙。支持第三代通信协议的手机还要兼容GSM和EDGE。与此同时综测仪的升级似乎到头了，WiFi、蓝牙、WiMax等无线通信的检测需要另外购买无线检测仪器。一瞬间无线生产设备在3-5年间需要多少投资成为了未知数。大规模的生产使不能建立在未知数上的，所以各个无线生产厂开始寻找锁定生产成本的良策。

 

图 3 综测仪检测手机原理框图

 

射频参数测试

控制无线产品生产检测成本的方法就是用射频参数测试替代信令通话测试。从逻辑上讲，就是把射频检测和数字电路检测分离。对于软件无线电产品，既然调制解调都是软件完成的，射频检测应该只须要检测产品射频前端的参数就可以了，和协议信令没有关系。而数字电路可以由软件校验和数字端口读写实现。技术上射频参数测试可以分为2类，射频校准参数测试和射频性能参数测试。其中前者测量被测件的发射功率控制参数、接收灵敏度控制参数、频响均衡参数等等和无线终端收发控制相关的参数。后者测量被测件的发射频谱曲线、边带响应、交调失真、杂散频谱辐射、频率准确度等等和射频前端质量相关的参数。实际上，射频校准参数测试已经在生产厂存在很多年了，然而直到近几年来性能参数测试可以替代通话测试才逐步成为业界共识。

从测试方法来说，这是由功能检测向性能参数检测的过渡，也是由黑箱测试向白箱测试的过渡。从技术上讲，是由设计结构封闭向设计结构部分开放的过渡。从手机测试原理框图来看，参数测试用数字通讯端口控制被测件，命令被测件进入特定的测试模式，从而被测件可以发射测试信号，或者接收测试信号并将收到的信号或信号参数通过通讯端口发回测试仪器。图 4是射频参数测试的原理框图，可以对比图 3，我们用数字端口控制手机(或其他无线通信设备)替代了空中接口控制。其中数字端口往往是低电压逻辑的串行通讯接口。参考表 2，无线终端的设计者必须向测试系统研发工程师公开部分数字控制指令，并且将一部分终端研发过程中的测试代码整合为终端测试模式软件，使得生产检测时可以下载到被测件上运行。

无线终端设计者对测试指令的开放使得射频参数测试成为可能，而软件定义的射频仪器突出的性能又对参数测试起到了推波助澜的效果。这些以PXI总线为代表平台的模块化仪器，有时也被称作虚拟仪器或者合成仪器。模块化的PXI射频仪器共享132M字节／秒的本地总线，同时具备较强的触发同步功能，所以某些项目的测试可以成倍加速。过去校准手机是论几十秒还是一二百秒，现在采用新的校准信号模式，校准一个GSM通道的时间可以做到1秒以内。

图 4 手机射频参数检测原理框图

检测内容	功能检测	参数检测
所需仪器	综合测试仪	频谱仪、信号源、示波器、万用表等通用仪器(模块)
检测方式	模拟拨号通话过程	通讯接口直接控制
速度	测试速度慢	测试速度快
企业投资	仪器投资大	仪器投资小
通讯接口	通讯标准定义通用接口	各手机设计时的自定义接口

表 2 功能检测和参数检测的对比

信号	被测项	测量
连续波	频率准确度、IQ平衡度、载波抑制、本振 抑制、镜像抑制	频谱分析
双频率连续波	IQ平衡度、交调	频谱分析
伪随机序列调制	占用带宽、临道抑制、 调制质量	频谱分析 适量分析

 

信号	被测项	测量仪器
连续波	信噪比、IQ平衡度、失真	射频连续波发生器
双频率连续波	IQ平衡度、失真、交调	射频连续波发生器x2 或 矢量信号发生器
伪随机序列调制	调制质量、误码率、误帧率	矢量信号发生器 + 数字误码检测 或 矢量信号解调

表 4 被测件接收性能参数测量信号和分析

软件无线电的无线测试系统示例

软件无线电构架的测试系统早在2003年就已应用于我国SCDMA手机的生产检测，参见图 5。典型的基于PXI的射频检测仪器配置见图 6。经过多年发展，目前在NI PXI平台上，上海聚星已经实现了GSM、EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、WiFi、BP机、GPS等多种射频协议的检测。部分示例程序界面如图 7和图 8。NI公司计划2008年推出基于PXI和PXIe的新一代软件无线电模块化仪器，这些模块将在PXI和PXIe总线平台上提供更大的射频频率范围、更宽的实时带宽和更强的实时信号处理能力，相信它们是值得大家期待的通信检测产品。