智能儀器在無線通信測試中的運用

前言：本站為你精心整理了智能儀器在無線通信測試中的運用范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

通常，理想振蕩器的功率應集中于無線狹窄的頻譜范圍內，由于不同物理特性的噪聲影響導致振蕩器的部分功率延展到相鄰頻段，導致頻譜加寬或產生邊帶。S參數：在射頻元件（如混頻器、天線、傳輸線等）測量中較為常見，其測量數據能夠獲得射頻器件在正向、反向傳輸信號的幅度和相位，進而反映電路系統的反射和傳輸性能。以雙端口電路為例，S參數涉及輸入反射系數、前向傳輸系數、反向傳輸系數、輸出反射系數，S參數的計算則是上述系數之間的比值。S參數的測量通常采用網絡分析儀，其測量準確度通過標準空氣線和標準適配器實現校準[4]。光回波損耗：當光在光器件中傳輸時，會有部分光被反射，光器件的回波主要由菲涅爾反射（由于折射率變化引起）、后向瑞利散射（雜質微粒引起）以及傳播方向性等因素共同作用，該器件的回波損耗等于－10lg（反射光功率/入射光功率）。回波損耗測試通常是光時域反射儀和光功率計測試[5]。

系統應用級無線通信網絡系統級測量參數通常由網絡設備自身接口直接提供，即網絡設備具備有自主智能測試測量功能模塊。系統應用級測試測量參數一般包括[6]：端到端呼叫建立時長：移動終端從發起呼叫請求至呼叫成功建立之間的時間間隔。最大端到端延遲：特定統計粒度范圍（區域/時間）內用戶話音幀從發起傳送請求至話音幀成功送達之間的最大時間間隔。傳輸干擾時長：以第1個含有誤碼的數據幀出現開始至第1個無誤碼的數據幀出現為止的總時長。接通率：以G網接通率為例，G網接通率等于G網接通次數與G網試呼總次數的比值。這里的“接通”是指信令流程中收到Connect或ConnectACK計為一次接通；“試呼”是指信令流程中channelrequest和CMservicerequest同時出現計為一次試呼。掉話率：以T網接通率為例，T網掉話率等于T網掉話次數（主被叫之和）與釋放前T網占用次數（主被叫之和）的比值。這里的“掉話”是指信令流程中移動終端收到Disconnect/Release信令視為通話正常結束，在移動終端未發送Disconnect信令或未收到網絡下發的Disconnect/Release信令情況下，移動終端返回至空閑狀態，則計為一次掉話。忙時無線利用率：該利用率等于忙時總話務量與總設計話務量的比值，在實際使用中該數值采用以下算法：忙時無線利用率=（忙時語音話務兩+忙時數據等效話務量）（/K×總業務信道數）。一般情況下K=0.71（根據愛爾蘭表，每線業務量達到0.71時資源利用效率達到峰值）[7]。

無線通信系統測量測試設備

無線通信綜合測試儀：是無線通信測試中應用最廣泛的智能儀器儀表，特別是在移動終端生產制造、數字通信基站測試等領域，其可以通過網絡仿真對發射天線進行設計驗證和故障診斷，兼有頻譜分析儀和特定無線通信信號源功能，可進行鄰道功率泄漏比、頻率穩定度、帶寬占用、頻譜輻射、開環功率測試、誤差矢量幅度等多方面的測試。無線通信綜合測試儀以其廣泛的用途和強大的功能得到了通信技術研發實驗室、移動通信運營商以及設備生產商的廣泛關注，國內外的主要無線通信綜合測試儀廠商有Agilent公司、R&S公司、Anritsu公司等等。頻譜分析儀：其基本分析流程：輸入信號通過可變衰減器提供不同的測量范圍；信號經模擬低通濾波器濾除處于不需要分析的高頻分量；經模數轉換后得到需要分析的數字信號（通過頻率抽取式數字濾波器，不但減小了信號帶寬和降低了采樣率，并且改善了頻率分辨率，避免了頻譜混疊）；FFT處理后獲得信號的頻譜圖。

頻譜分析儀通常分為基于計算機處理的準實時頻譜分析儀（或軟件頻譜分析儀）和基于通用DSP處理器的實時頻譜分析儀、基于專用FFT處理芯片的頻譜分析系統。在實際工程測試中由于對實時性的需求一般采用嵌入微處理器的便攜設備，對實時性需求不高，但對于計算量和計算精度有較高要求的場合，通常使用基于計算機處理的頻譜分析儀。在無線通信系統中通過頻譜分析儀可以幫助移動通信運營商嚴格把控區分不同頻段的業務類型，防止相互串擾；有效監管無線通信信號傳輸質量，分析噪聲分布情況；降低無線通信系統中的“呼吸效應”和“遠近效應”等[8]。矢量信號分析儀：具有整個微波頻段的測量分析能力，可以進行快速、高分辨率的頻譜測量、解調以及時域分析，通常用于表征復雜信號。矢量信號分析儀可捕獲到信號的幅度與相位信息，因而適合于分析數字調制信號，對復雜數字調制信號進行定性和定量的測試測量，提供矢量圖、星座圖、眼圖、矢量誤差曲線等形式的調制參數分析結果。在無線通信系統中矢量信號分析儀可實現無線通信信號的物理信道數據解調，并對信號輸出功率、峰值誤碼誤差、鄰道泄漏抑制比等參數測試測量。

矢量網絡分析儀：分析各種射頻/微波網絡的網絡特性，如S參數、傳輸/反射特性等，分析對象是電路網絡。在無線通信系統中衡量電纜組件質量的指標通常是S參數（電壓駐波比、插入損耗、相位、延時等），通過用矢量網絡分析儀頻域測試可以方便獲取參數情況。例如可通過矢量網絡分析中的時域分析功能，利用激勵信號在電纜傳輸中的反射特性實現同軸電纜故障定位[9]。信令分析儀：具有信令單元的獲取、解碼以及顯示等基本功能，在此基礎上過濾獲取用戶查找的特殊信令消息，并通過實時統計、后臺統計等查詢方式自動識別錯誤信令流程判斷故障、優化網絡。以TD-LTE網絡為例，可通過信令流程結合RRC連接成功率、RSRP參考信號接收功率、CarrierRSSI載波接收機信號場強等參數的方式對網絡覆蓋與傳輸干擾、頻率規劃、時隙配置等問題進行分析和處理[10]。

智能儀器發展與應用

無線通信測試測量儀器設備作為智能儀器的重要分支，其為了適應通信技術的升級換代和工程實踐的測試需求而向著虛擬化、網絡化、微型化、模塊化等方向逐步延伸。虛擬智能儀器成為其新內涵的亮點。虛擬智能儀器通過硬件接口將測試測量數據采集至計算機，利用計算機的數據存儲、程序調用、圖像顯示等功能分析得出相關分析報告，從接口數據直至分析報告這一過程就是虛擬智能儀器的直觀體現。虛擬智能儀器通常采用傳統編程語言（VisualC++、VisualBasic等）、工業自動化軟件（Lockout、Bridgeview等）、測量與分析軟件（LabVIEW、Labwindows/CVI等）[11,12]。虛擬智能儀器以其應用低成本、開發短周期、功能便捷而等到了廣泛關注和應用。由于無線通信網絡覆蓋區域廣、地域條件迥異的特點，智能儀器運輸、電源等因素使得網絡化測試測量需求日益突出，使用USB、RS232、現場總線、工業以太網等局域傳輸技術，或WSN、Wi-Fi、GSM、GPRS、衛星通信等廣域傳輸技術將有效擴展其工作范圍并推動組合區域化測試測量分析。

在微型化發展方面，2011年Anritsu公司推出手持式有線/無線頻譜分析儀，且兼有高性能信號接收器的功能，設備總重量（含電池）約為3.4kg，極大地方便了戶外工程環境下的攜帶和使用。為了處理縮短智能儀器生產周期與用戶個性化需求之間的關系，儀器儀表研發商采用了模塊化的儀表組合裝配方式滿足用戶的特定測試要求和使用習慣。例如Aeroflex公司生產的S系列模塊化結構設計提供的AerolockTM互鎖機構，用戶可便捷地對S系列儀表進行自由組合以方便使用；NI公司生產的基于軟件的模塊化射頻測試平臺，該平臺通過程序軟件配合模塊化的射頻硬件的方式實現編解碼和調制解調、測試仿真網絡協議及標準。

無線通信領域的新技術、新模式、新需求對智能儀器的測試測量方式和解決方案提出了新的挑戰，同時也給予了新的機遇。隨著新一代移動無線通信測試技術在系統和終端設備測試中的需求,給出了B3G/4G通信系統測試、3GPPLTE通信系統測試、3GPP數據增強系統測試、WiMAX通信系統測試、UWB無線通信測試技術成為了測試技術的熱點和方向，也將加速智能儀器的專業化、輕便化、高效化的高速發展。

作者：王洋單位：中國移動通信集團山西有限公司網絡運維管理中心