8960測量原理及操作說明

第16頁武漢科技大學學士學位論文8960測量原理及操作說明PAGEPAGEII

目錄TOC\o"1-5"\h\z\u第1章基礎知識 11.1GSM測量頻率頻道范圍 11.2頻率頻道換算 11.3復用方式 11.4移動臺輸出功率控制 21.5單位換算 3第2章8960呼叫參數(shù)設置 42.1常用按鍵說明 42.2設置Cableloss 42.3GSM呼叫參數(shù)設置 52.3.1設置廣播信道參數(shù)(BCHParameters) 62.3.2設置業(yè)務信道參數(shù)（TCHParameters） 62.4GSMControl設置 92.4.1設置OperatingMode 92.4.2設置ConnectionType 92.4.3OriginateCall 102.4.4PagingIMSI 122.4.5HandoverSetup 122.5GPRS呼叫參數(shù)設置 132.6GPRSControl設置 162.6.1設置GPRSOperatingMode 162.6.2設置GPRSConnectionType 172.6.3StartDataConnection 182.6.4PagingIMSI 202.6.5HandoverSetup 20第3章8960測量方法 213.1GSM的測量 213.1.1GSMTransmitPower輸出功率測量 213.1.2PowerVSTime功率時間測量 233.1.3Phase&FrequencyError 303.1.4OutputRFSpectrum 343.1.5GSMBitError 403.2GPRS的測量 423.2.1GPRSPowerVSTime功率時間測量 423.2.2GPRSBlockError測量 453.3GSM/GPRS與WCDMA切換 46第1章基礎知識1.1GSM測量頻率頻道范圍PGSMTXChannel：1-124頻率：890.2MHz—914.8MHzRXChannel：1-124頻率：935.2MHz—959.8MHzEGSMTXChannel：1-124975-1023頻率：880.2MHz—889.8MHzRXChannel：1-124975-1023頻率：925.2MHz—934.8MHzDCSTXChannel：512-885頻率：1710.2MHz—1784.8MHzRXChannel：512-885頻率：1805.2MHz—1879.8MHzPCSTXChannel：512-810頻率：1850.2MHz—1909.8MHzRXChannel：512-810頻率：1930.2MHz—1989.8MHz1.2頻率頻道換算1.PGSM-900TX=Fl(n)=890+0.2*n(1<=n<=124)62ch=902.4MHzRX=Fu(n)=Fl(n)+4562ch=947.4MHz2.EGSM-900TX=Fl(n)=890+0.2*n(1<=n<=124)37ch=897.4MHzTX=Fl(n)=890+0.2*(n-1024)(975<=n<=1023)RX=Fu(n)=Fl(n)+4537ch=942.4MHz3.DCS-1800TX=Fl(n)=1710.2+0.2*(n-512)(512<=n<=885)698ch=1747.4MHzRX=Fu(n)=Fl(n)+95698ch=1842.4MHz4.PCS-1900TX=Fl(n)=1850.2+0.2*(n-512)(512<=n<=810)661ch=1880MHzRX=Fu(n)=Fl(n)+80661ch=1960MHz1.3復用方式GSM使用TDMA（時分多址）和FDMA（頻分多址）。頻率被分成兩個頻段，上行鏈路用于移動臺發(fā)射信號，下行鏈路用于基站發(fā)射信號。每個頻段被分成大小為200KHz的多個頻率片段，稱作ARFCN（絕對頻率信道號）。除了在頻率上分開以外，GSM在時間上也進行區(qū)分。每一個ARFCN都由8個移動臺輪流使用。每個移動臺在一個時隙（TS）內使用ARFCN然后等待下一次輪到它時再使用。TS號和ARFCN一起稱作一個物理信道。1.4移動臺輸出功率控制表1.1：GSM900輸出功率表1.2：DCS1800輸出功率Power計算公式GSM900:power=43dB-level*2DCS1800:power=30dB-level*21.5單位換算dB是一個表征相對值的值，當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）例如，甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是說，甲的功率比乙的功率大3dB。dBc也是一個表示功率相對值的單位，與dB的計算方法完全一樣。一般來說，dBc是相對于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與載波功率的相對值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調干擾、交調干擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方，原則上也可以使用dB替代。dBm是一個表示功率絕對值的單位，計算公式為：10lg功率值／１ｍＷ。例如：如果發(fā)射功率為１ｍＷ，按ｄＢｍ單位進行折算后的值應為：10lg１ｍＷ／１ｍＷ＝０ｄＢｍ；對于４０Ｗ的功率，則10lg（４０Ｗ／１ｍＷ）＝４６ｄＢｍ。PowervsTime測量中，dBm與dBc的換算公式為：dBm–TXPower=dBcPhase&FrequencyError測量中，dBm與dBc的換算公式為：dBm-30kpower=dBc

第2章8960呼叫參數(shù)設置2.1常用按鍵說明圖2.189608960的常用按鍵使用較深顏色，顏色越深，使用頻率越高，如圖2.1所示。數(shù)字鍵：設置選項參數(shù)。旋扭：可調整所選項的數(shù)值的大小，按下后即確認所選數(shù)值。CALLSETUP：返回呼叫設置界面。SYSTEMCONFIGSCREEN：查看8960軟件版本及網絡參數(shù)等情況。SHIF(藍色)+PRESET(綠色)：重設8960所有參數(shù)為默認值。MEASUREMENT：返回上一步操作的界面。2.2設置Cableloss為了保證測量值的準確性，在呼叫連接前需要設置8960與手機之間的CableLoss值。按下SYSTEMCONFIG鍵，選擇RFIN/OUTAmptdOffset項，將RFIn/OutAmplitudeOffsetState設置為On，可設置20組不同頻率時的Loss值，如圖2.2所示。通常只設置一組，900MHZ頻率時的Loss值即可。圖2.2RFIN/OUTAmplitudeOffsetSetup2.3GSM呼叫參數(shù)設置按下電源鍵啟動8960后，首先會進入呼叫設置界面（在測量過程中按下“CALLSETUP”，也可以返回呼叫設置界面）如圖2.3所示。圖2.3CALLSETUP2.3.1設置廣播信道參數(shù)(BCHParameters)在BCH中需要設置，信元功率(CellPower)，信元帶寬(CellBand)，廣播信道(BroadcastChan)等參數(shù)。CellPower：通常設置為-60dBm。如果CellPower太小，手機與8960很難連接上。CellBand：可選擇PGSM，EGSM，DCS，PCS等頻帶，如圖2.4所示，頻帶范圍選擇參考第1章1.2節(jié)。需要注意的是在建立呼叫連接后，不可再更換所選頻帶。圖2.4CellBandBroadcastChan：需根據(jù)所選擇的頻帶，在相應的信道范圍內選擇，Channel的選擇范圍可參考第1章1.1節(jié)。Return：返回呼叫設置界面。2.3.2設置業(yè)務信道參數(shù)（TCHParameters）測量GSM的時候才需要設置TCHParameters，測量GPRS的時候只需設置PDTCHParameters。如圖2.5所示為設置業(yè)務信道的界面的第1頁。TrafficBand：可選擇PGSM,EGSM,DCS,PCS等常用頻段，如圖2.5所示。其中，DCS和PCS兩頻段之間不能直接進行切換，需要在Handoversetup中進行切換，其它頻段之間可切換。圖2.5TrafficBandTrafficChannel：選擇所用頻帶范圍內的Channel。MSTXLevel：選擇所用頻帶范圍內的功率等級。1of2：可切換到下一頁，如圖2.6所示為設置業(yè)務信道界面的第２頁。Timeslot：可選擇0-7中任意一個時隙。TimingAdvance：可設置時間提前值，如果沒有定時提前，位于小區(qū)邊沿的用戶突發(fā)脈沖信號將較晚到達基站并破壞緊鄰基站用戶的信號。MobileLoopback：共有四個選項Off,TypeA,TypeB,TypeC，如圖2.6所示。圖2.6MobileLoopbackSpeechSetup：其中，SpeechSource項如選擇Echo，在測量時手機會發(fā)出嗡嗡的回聲；選擇None可去掉回聲。SpeechEchoLoopbackDelay可設置環(huán)回延遲時間，如圖2.7所示。圖2.7MobileLoopback2.4GSMControl設置2.4.1設置OperatingMode在建立呼叫前需根據(jù)測量項目選擇OperatingMode，如圖2.8所示。ActiveCell(GSM)：測量GSM時選擇此項。ActiveCell(GPRS)：測量GPRS時選擇此項。CW：CW為continuewave（連續(xù)波）使用頻譜分析儀時選擇此項。CellOff：切斷連接。圖2.8OperatingMode2.4.2設置ConnectionTypeConnectionType中有五種可使用的連接方式TypeA，ETSITypeB(Unack)，ETSITypeB(Unack)，ETSITypeB(Ack)，BLER，Auto，如圖2.9所示。其中只有Auto適用于GSM，另外四種連接形式將在GPRS中做詳細介紹。ETSITypeA：只在上行鏈路中傳輸，適用于GPRS。。ETSITypeB(Unack)：有一個或多于一個下行鏈路，適用于GPRSTX測量。ETSITypeB(Ack)：適用于GPRSTX和RX測量。BLER：適用于GPRSRX測量。Auto：適用于GSM。圖2.9GSMConnectionType2.4.3OriginateCall呼叫連接時，可用8960Call手機，也可用手機Call8960，撥112即可接通。測量GSM時，未連接狀態(tài)ActiveCell顯示為Idle；開始連接時，ActiveCell顯示為SetupRequest，如圖2.10所示；連接上后，ActiveCell顯示為Connected，如圖2.11所示。圖2.10OriginateCall圖2.11GSMConnected2.4.4PagingIMSI手機與8960連接上后，會自識別出該手機的IMSI號。2.4.5HandoverSetupHandoverSetup中可直接設置呼叫參數(shù)，包括GSMHandoverSetup和GPRSHandoverSetup，如圖2.12所示。圖2.12HandoverSetupGSMHandoverSetup：可直接設置GSM測量中TCH參數(shù)，效果同在TCH中逐項設置TrafficBand，TrafficChannel，MSTXLevel，Timeslot等參數(shù)效果是一樣的，如圖2.13所示。只是，在這里設置后按HandoverExecute鍵后直接一次執(zhí)行。圖2.13GSMHandoverSetup2.5GPRS呼叫參數(shù)設置測量GPRS的時候才需設置PDTCHParameters；測量GSM的時候只需設置TCHParameters。如圖2.13所示為設置PDTCHParameters界面的第1頁。TrafficBand：可選擇PGSM，EGSM，DCS，PCS的頻段，如圖2.14所示。其中，DCS和PCS兩頻段之間不能直接進行切換，需要在Handoversetup中進行切換。圖2.14TrafficBandTrafficChannel：選擇所用頻帶范圍內的Channel。MSTXLevel：有MSTXLevelBurst1和MSTXLevelBurst2，需要設置兩個Burst的功率等級，如圖2.15所示，在GPRS的PVT測量中將會用到此項參數(shù)。圖2.15MSTXLevelCodingScheme：可設置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的保護級別為從CS-4，CS-3，CS-2，CS-1，如圖2.16所示，保護級別由CS-1到CS-4逐漸減弱，通常在測量時候選擇CS-4，保護級別最低時，相對的數(shù)據(jù)傳輸可靠性要求比較高。圖2.16CodingScheme1of2：切換到設置PDTCHParameters界面的第2頁。MultislotConfig：可選擇上行鏈路和下行鏈路的個數(shù)，如圖2.17所示。只有選擇兩個或兩個以上的上行鏈路時，PVT測量時才可觀察到兩個相鄰時隙的Brust。因為PVT測量的是發(fā)射功率，它是在上行鏈路中傳輸?shù)摹D2.17MultislotConfig2.6GPRSControl設置由GSM切換到GPRS時，需要更改的Control設置有OperatingMode，ConnectionType，HandoverSetup。2.6.1設置GPRSOperatingMode在建立呼叫前需根據(jù)測量項目選擇OperatingMode，測量GPRS的時候，需選擇ActiveCell(GPRS)如圖2.18所示。圖2.18GPRSOperatingMode2.6.2設置GPRSConnectionType測量GPRS時，可選擇ETSITypeA，ETSITypeB(Unack)，ETSITypeB(Ack)，BLER等連接方式，如圖2.19所示。ETSITypeA：只在上行鏈路中傳輸。ETSITypeB(Unack)：在等于或多于一個下行鏈路中傳輸，適用于GPRSTX測量。測量BlockError時可選擇Loopback模式。ETSITypeB(Ack)：適用于GPRSTX和RX測量，測量BlockError時可選擇Loopback和Polling模式。BLER：適用于GPRSRX測量，測量BlockError時可選擇Polling模式。圖2.19GPRSConnectionType2.6.3StartDataConnection呼叫連接時，可用8960Call手機，也可用手機Call8960，撥112即可接通。測量GPRS時，未連接狀態(tài)ActiveCell顯示為Idle；開始連接時，ActiveCell顯示為Starting，如圖2.20所示；連接上后，ActiveCell顯示為Transferring，如圖2.21所示。圖2.20StartDataConnection(GPRS)圖2.21GPRSTransferring2.6.4PagingIMSI手機與8960連接上后，會自識別出該手機的IMSI號。2.6.5HandoverSetupHandoverSetup中可直接設置呼叫參數(shù)，包括GSMHandoverSetup和GPRSHandoverSetup。GPRSHandoverSetup：同GSM測量一樣可直接設置GPRS測量時PDTCHParameters的各項參數(shù)，如圖2.22所示。按HandoverExecute鍵后可直接一次執(zhí)行。圖2.22GPRSHandoverSetup

第3章8960測量方法3.1GSM的測量選擇MeasurementSelection鍵，進入測量項目選擇菜單，如圖3.1所示。圖3.1MeasurementSelection3.1.1GSMTransmitPower輸出功率測量測量原理：當移動臺在小區(qū)內移動時，其發(fā)射機的功率是需要變化的。當它靠近基站時，將發(fā)射功率設置得較低以減少對其他用戶的干擾。當移動臺遠離基站時，應提高功率以克服增加的路徑損耗。所有GSM移動臺都能夠在基站命令的指揮下以2dB為步進控制自身功率。通常在Testing站，手動操作8960，修改輸出功率的level值，觀察輸出的功率值是否在標準范圍之內，檢測手機的發(fā)射功率情況。對輸出功率的控制可參照第1章1.4節(jié)移動臺輸出功率控制表1與表2。測量方法：GSMTransmitPower測量界面如圖3.2所示，圖中測量的是TXLevel值為5時的TXPower。選擇GSM/GPRSPowerSetup項，可設置測量要求。圖3.2GSMTransmitPowerMulti-MeasurementCount：可選擇測量次數(shù)，設置為Off時測量次數(shù)為一次。設置為100時，可連續(xù)測量100次，如圖3.3所示。圖3.3Multi-MeasurementCountTriggerArm：設置為Continue時，按照設定的測量次數(shù)，連續(xù)測量；使用按鍵Single時只測量一次，此時使用STARTSINGLE鍵，每按一次會再測量一次。3.1.2PowerVSTime功率時間測量測量原理：GSM是TDMA系統(tǒng)，在每一個頻率對有8個用戶，每一個用戶必須只在允許的時間內打開發(fā)射機并及時地關閉發(fā)射機以避免干擾相鄰時隙的用戶。GSM既規(guī)定了時隙內RF突發(fā)脈沖的幅度包絡也規(guī)定了時隙中有用比特有效部分的平坦性。功率控制Mark標準如圖3.4所示。圖3.4：GSMTDMAPowerBurstManualMaskSetup：可設置顯示絕對標準或相對標準或同時顯示兩個標準GSMPowerVSTimeGraph測量界面如圖3.5所示。圖3.5GSMPowerVSTimeGraph選擇PowervsTimeSetup項，有MeasurementSetup，Bust1MeasOffsets，CustomMaskSetup三個選項。MeasurementSetup：可設置測量次數(shù)，多次或一次測量，同TXPower測量設置方法原理相同。Bust1MeasOffsets：可設置12個時間上的偏移點察看對相鄰時隙的干擾是否在規(guī)定范圍內，如圖3.6所示。CustomMaskSetup：對手機功率控制加嚴時，可手動設置Mark標準。圖3.6PvTBust1MeasurementOffsetsGSMPowerVSTimeGraph測量界面中，選擇ChangeViews進入如下界面，如圖3.7所示。Summary：顯示測量結果。圖3.7PowerVsTimeSummaryResultsBurst1NumericResults：顯示Burst1測量的參數(shù)，如圖3.8所示。圖3.8PowervsTimeBurst1Results選擇GraphControl，可顯示PvT圖形的范圍。Full：顯示整個PvT圖形，如圖3.9所示。圖3.9PowervsTimeFullGraphRisingEdge：顯示圖形上升沿部分，如圖3.10

所示。圖3.10PowervsTimeRaisingEdgeGraphFallingEdge：顯示圖形下降沿部分，如圖3.11

所示。圖3.11PowervsTimeFallingEdgeGraphUseful：顯示圖形有用功率沿部分，如圖3.12所示。圖3.12PowervsTimeUsefulGraph選擇GraphControl，可調整MarkerPosition的數(shù)值，改變Marker測量的位置，測量圖形中任意點的功率值，如圖3.13所示。圖3.13MarkerPosition選擇AxisControl項，可以通過修改StartTime，StopTime的數(shù)值調整圖像橫坐標，修改Reference，dB/div的數(shù)值調整縱坐標，如圖3.14所示。StartTime：橫坐標開始值。StopTime：橫坐標終止值。Reference：縱坐標參考值，即縱坐標最上方橫線指示的數(shù)值。dB/div：縱坐標每格相差的數(shù)值。圖3.14PvTGraphAxisControl此處dBm與dBc的換算公式為：dBm–TXPower=dBc3.1.3Phase&FrequencyError相位&頻率誤差測量測量原理：移動臺輸出信號進行采樣可獲得實際的相位軌跡。對采樣信號解調然后以數(shù)學方法得到理想的相位軌跡。從一個軌跡減去另一個軌跡得到誤差信號。這個信號的平均斜率（相位/時間）就是頻率誤差。信號的變化就是相位誤差，用均方根（rms）和峰值（peak）表示。此測試過程，如圖3.15和3.16所示：圖3.15PhaseError圖3.16PhaseError圖3.16為一個發(fā)射突發(fā)脈沖的測量結果以及它與GSM標準規(guī)定的限度之間的關系，對相位誤差，頻率誤差的要求如下：PeakPhase：不超過20度的偏差。RMSPhase：不超過5度。Frequency：小于0.1ppm，即90Hz(GSM900)。ManualMaskSetup：可設置顯示絕對標準或相對標準或同時顯示兩個標準Phase&FrequencyError測量界面如圖3.17所示。選擇Phase&FreqSetup項，可設置測量的bit位數(shù)與測量次數(shù)，測量的bit位數(shù)越多誤碼率越小。圖3.17Phase&FrequencyError選擇ChangeView中的Graph，可調整MarkerPosition的數(shù)值，改變Marker測量的位置，可測量圖形中任意點的BitError值，如圖3.18所示。圖3.18PhaseError選擇AxisControl項，可以通過修改StartBit，StopBit的數(shù)值調整圖像橫坐標，修改dB/div的數(shù)值調整縱坐標，如圖3.19所示。l圖3.19PhaseErrorAxisControl3.1.4OutputRFSpectrum輸出頻譜測量OutputRFSpectrum測量對象是Modulation和Switching兩個頻譜。這兩個頻譜的產生如圖3.20和3.21所示。圖3.20ORFSSpectrum圖3.21ORFSSpectrum測量原理Modulation用來保證調制過程不會造成過量的頻譜擴展，因為這將對相鄰信道用戶造成干擾；由于移動臺發(fā)射功率開始發(fā)射時發(fā)射功率最大，Switching用來控制移動臺發(fā)射時的功率。Modulation與Switching圖象功率控制參見表3.1，表3.2，表3.3，表3.4。表3.1：GSM900mosulation頻譜S表3.2：DCS1800modulation頻譜表3.3：GSMswitching頻譜表3.4：DCS1800switching頻譜ORFSSpectrum測量界面如圖3.22所示ORFSSetup：可設置測量次數(shù)，上升沿頻譜偏移值，調制頻譜偏移值。ChangeView：觀看Switching和Modulation的圖像。圖3.22ORFSSpectrumMeasurementsetup：項可設置測量次數(shù)和方式，如圖3.23所示。ModulationFrequencies：中可設置8組Modulation圖像的頻率偏移值，如圖2.24所示。SwitchingFrequencies：可設置8組Switching圖像的頻率偏移值，如圖2.25所示。圖3.23MeasurementSetup圖2.24ModulationFrequencies圖2.25SwitchingFrequenciesORFSSpectrum測量界面中選擇ChangeView中的Graph選項可觀看到Modulation和Switching的圖像如圖2.26所示。圖2.26Modulation&SwitchingGraphManualMaskSetup：可選擇Mark的標準取相對值或絕對值。紅色線為Absolute，單位是dBm，藍色線為Relative單位是dBc，如圖2.27所示。Applicable是將Absolute與Relative合成在一個圖形中表示。圖2.27RelativeandAbsolute此處dBm與dBc的換算公式為：dBm-30kpower=dBc3.1.5GSMBitError誤碼率測量測量原理：BER是收到的錯誤的比特數(shù)與總比特數(shù)之比，它的測量如下，測試系統(tǒng)輸出一個攜帶已知比特模式的信號（通常使用偽隨機比特序列被測接收機試圖解調并對這一比特序列進行解碼，然后通過一個反回通道（使用一種叫作環(huán)形回路的方法）將結果比特數(shù)據(jù)送回測試系統(tǒng)進行比較。最后由測試系統(tǒng)計算出所需的度量結果。此時，MobileLoopback設置為TypeA或TypeB。GSMBitError測量界面如圖2.28所示。Numberofbitstotest：設置測量的bit位數(shù)，位數(shù)設置越大誤碼率越小。圖2.28BERSetupMeasurementType可設置測量的誤碼形式。如圖2.31所示通常選擇其它比特來衡量誤碼率可靠性較高。根據(jù)誤碼率計算方式的不同可以分為ResidualTypeIa，ResidualTypeIb，ResidualTypeII，TypeIa，

TypeIb，TypeII六種方式，TypeIa，TypeIb，TypeII為三種不同的編碼方式，原理如圖2.29和圖2.30所示。ResidualTypeIa：非常重要比特(50bitsperspeechframe)。ResidualTypeIb：重要比特(132bitsperspeechframe)。ResidualTypeII：其它比特(78bitsperspeechframe)。選擇ResidualType形式時，8960發(fā)給手機一個信號，在回環(huán)的過程中，刪除CRC(cyclicredundancycheck)有錯誤的幀,用零取代這些比特數(shù)。BER測量中將刪除的幀數(shù)和為刪除的幀數(shù)環(huán)回給8960。TypeIa：非常重要比特(50bitsperspeechframe)。TypeIb：重要比特(132bitsperspeechframe)。TypeII：其它比特(78bitsperspeechframe)。選擇non-residual形式時，8960發(fā)給手機一個信號，BER測量中環(huán)回CRC數(shù)或比率，手機不會說明被刪除的幀數(shù)。圖2.29CoderType圖2.30CoderType圖2.31MeasurementType圖中顯示的（-61to-60dBm）表示手機接收到的CellPower值在-61~-60之間。RxLevel值為50，是由110-60得到50。這樣計算，只是使用一個正的數(shù)值來表示RxLevel。RxQual值是衡量BER的一個指標，它與BER的關系如表3.5所示。表3.5RxQualBERRxQual<0.200.2~0.410.4~0.820.8~1.631.6~3.243.2~6.453.2GPRS的測量3.2.1GPRSPowerVSTime功率時間測量GPRS的PvTGraph與GSM不同之處是它顯示的是兩個相鄰時隙的Burst，如圖3.32所示。PowervsTimeSetup：可修改PvT圖像中Burst1和Burst2的參數(shù)。ChangeView：觀看PvT圖像。圖3.32GPRSPowervsTimeGraphMeasurementSetup：設置測量次數(shù)和測量方式，如圖3.33所示。Burst1MeasOffsets：可設置8組Burst1的測量頻率偏移值。Burst2MeasOffsets：可設置8組Burst2的測量頻率偏移值。CustomMarksetup：對手機功率控制加嚴時，可設置Burst1和Burst2的Mark標準。圖3.33Powervs