降低4G-LTE手机生产测试成本 CMW500非信令测试“三站式”理念 - MSCBSC 移动通信论坛

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降低4G-LTE手机生产测试成本 CMW500非信令测试“三站式”理念

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发表于 2014-12-13 15:46:11 只看楼主

移动终端技术近几年发展迅速，而且这种发展势头还在延续。作为移动终端设备的代表产品，智能手机也随着LTE技术的普及以及NFC技术的兴起得到了突飞猛进的发展。智能手机功能不断升级，其应用已不再局限于通信联络及业余休闲娱乐，还覆盖到更多与工作、出行、消费、医疗等息息相关的各个方面，令消费者能够随时随地与他们所需的一切保持连线。

在消费者享受越来越便捷、越来越丰富的手机应用的同时，手机生产厂家却面临着激烈竞争。除了关注终端性能提升之外，移动终端企业正继续强化“多模”概念（即TD-LTE、FDD-LTE、GSM、TD-SCDMA 、WCDMA等多种制式），而消费者却总是希望能购买到更便宜实惠的移动终端。面对越来越多的通信制式和频段与越来越低的销售价格之间的矛盾，移动终端设备企业只能寻找最佳解决之道。事实表明，只有技术与产能并进，方能在竞争激烈的移动终端市场获一席之地。

有鉴于此，作为移动通信测试测量的领头羊，罗德与施瓦茨（R&S）公司先后提出了一系列提高生产测试效率的理念：并行测试，快速校准，非信令测试理念，快速终测，由于后三种技术除了需要综测仪支持外，还需要在芯片端做改动，因此没有芯片的支持就无法应用到生产测试中，R&S通过芯片和终端厂商的密切合作，推广并最终使这些技术应用到了生产测试中。下面针对这些技术逐一介绍。

并行测试技术
该技术为了在信令模式下进行最终测试时提高移动终端发射机测试速度而提出的。该技术率先在R&S的CMU200上得以实现，可以在信令模式下，一次测试出移动终端的功率、调制质量和频谱杂散等所有发射机指标，从而提高了信令终测下的测试速度。

快速校准技术
在生产测试中校准移动终端的收发信机时，需要改变不同频率和功率对移动终端进行测试，每个终端需要几十次这样的频率或功率改变，每次需耗时几百毫秒，所以终端耗费在改变频率/功率上的时间是非常可观的。因此R&S与芯片厂商合作，首次在测试仪器里实现了被称为Smart Alignment的快速校准技术，该技术核心思想是：终端按照事先预设的功率和频率表发射或者接收信号，综测仪用同样的预设表进行测试，从而节省终端改变功率和频率所耗费的大量时间。为了推广该技术，R&S并没有为Smart Alignment申请专利，因此其它测试仪器厂商也逐渐实现了类似的快速校准方法。目前，快速校准已经得到了全面的普及。

非信令测试的“三站式”理念
传统的手机测试分射频校准（RF Calibration）和最终测试（Final Test）两站，前者在非信令模式下校准手机的收发信机，后者在信令模式下测试手机的在不同频率和功率下的射频指标。但是，在信令模式下测试射频指标时，不少时间被信令流程耗费，因此R&S率先提出了非信令测试理念，该理念把传统的两站式改为三站式：射频校准、射频验证（RF Verification）和最终测试。新增加的射频验证站是基于非信令模式，并承担原来放在最终测试站的射频指标测试。由于射频指标测试改在非信令模式完成，因此节省了信令开销，提高测试速度。

需要注意的是，虽然从功能上分为三站，但在产线实际应用时，射频校准和射频验证可以并成一站，因为这两站都是基于手机电路板连接射频头进行测试。之后电路板被装配成整机，再进行最终测试。最终测试往往是在信令模式下用天线耦合测试，以模拟真实网络的情况，重点验证信令过程和确保装配成整机时耳麦和天线安装正常。

快速终测
非信令理念节省了在信令下被信令流程耗费的时间，但是这不够，因为，在非信令模式下对不同频率和功率进行射频指标测试仍然需要进行几十次频率/功率改变，每次仍然需耗时几百毫秒。既然R&S Smart Alignment快速校准可以通过预设频率/功率表的方法节省频率/功率改变的时间，为什么不把该方法用在非信令验证呢？所以，经过跟芯片厂商的密切合作，R&S在CMW500上实现了业界首创的基于非信令模式的快速终测技术（R&S称为 Multi-Evaluation List Mode，简称MELM），该技术正是把R&S Smart Alignment快速校准的思路应用到非信令射频验证中，从而大大加快测试速度。目前，已有不少芯片和测试仪器厂商支持该技术，并已经逐步被应用到生产测试中。

非信令测试的“三站式”理念的几个关键要素
一、芯片支持很重要。当移动终端测试从信令模式往非信令模式转变时，芯片厂商对仪器的配合和支持就变得极为重要。比如接收机测试，在传统的信令模式下，综测仪模拟基站与被测移动终端建立呼叫后进行BER测试，整个过程基于信令，所有芯片都能支持。而在非信令模式下则仪器只是播放预先生成的波形文件。由于各家仪器厂商的波形不通用，如果芯片厂商不支持，则芯片无法同步和解码综测仪生成的波形，接收机测试根本无从谈起。

二、两种BER测试方法。在非信令模式下测试BER时，有Loopback BER和新的Single-Ended BER两种测试方法，前者是让终端把收到的数据环回给综测仪来进行BER测试，后者是直接让终端进行BER测试。不同的芯片厂商支持不同的BER测试方法，因此两种方法综测仪都需要支持。

三、快速终测技术的调试比以往困难。以往调试时可以用断点运行来发现问题。但是在快速终测技术下，由于综测仪用预设的频率/功率表一次测试几十个频点/功率的射频指标，当中无法中断，这将给调试带来很大的挑战。这时，综测仪的成熟稳定性变得很重要。

四、快速终测技术是非信令测试理念的核心。前面提到，非信令测试理念节省了一些信令开销，但是只有结合快速终测技术，速度才能达到质的飞跃。虽然非信令测试的推广降低了综测仪厂商的准入门槛，但是需要注意的是，快速终测才是非信令的核心，快速终测技术对综测仪的要求更高，并且在快速终测技术下调试比以往困难，所以要选用一款能稳定支持快速终测技术的综测仪。

五、非信令测试理念下仍然离不开信令模式。非信令跳过了高层协议，直接控制移动终端的物理层来进行收发信机测试，不过由于移动通信协议的复杂性，在实现的时候可能产生细微的差异，因此非信令并不能完全模拟真实网络的情况。所以目前生产测试的方式是：
1、新通信制式的早期生产基本都不采用非信令理念。本来新制式下芯片和终端的成熟稳定度就有待验证，况且非信令和信令下终端行为可能有细微差别，为了稳妥起见，新制式下终端生产都采用传统的两站式而不用非信令的三站式测试，等后续产品成熟了再逐渐引入非信令模式。不论是2G、3G还是现在的LTE终端，基本都是采用这一平滑过渡思路。
2、当产品成熟稳定后，可以采用非信令的三站式测试，把大量的射频指标测试移到基于非信令的射频验证站，但是为了检验出厂的移动终端在真实网络下的表现，在第三站最终测试站仍然采用信令模式。

高性能无线通信测试仪 提高产测效率
作为R&S的第4代综测仪，CMW500延续了上一代CMU200的辉煌，以其先进的平台、强大的功能、极快的测试速度，精准的测试精度继续引领无线综测仪技术和市场的发展。

CMW500的优势有：
1、支持信令和非信令。作为业界第一台支持LTE信令的无线综测仪，CMW500既能支持信令也能支持非信令。前面提到，即便是提倡非信令测试的今天，生产测试环节还是需要信令的。CMW500能支持信令使其能适应手机生产测试的各个环节。

2、成熟稳定的平台。相对于研发用途，选择生产用测试仪器要考虑更多的因素，因为前者是在实验室、手动、间断使用，而后者是产线、自动控制、持续运行。生产测试环境比较复杂，测量仪器在产线不间断运行时能否保持其稳定性、精度和一致性？选用研发仪器看重功能，可以为了新功能当“小白鼠”，选用生产测试仪器则极为看重成熟和稳定。前面提到，当应用快速终测技术时，由于测试方法的改变使得调试更为困难，这时综测仪的成熟稳定性就很重要了。作为当今市场占有率第一的综测仪，CMW成熟和稳定性已经得到大量证明。

3、全面的芯片支持。前面提到，在非信令模式下芯片厂商对仪器的配合和支持变得极为重要。CMW500得到了所有移动终端芯片厂商的支持，不论采用哪家芯片方法，都能用CMW500进行非信令测试。
4、支持两种BER测试方法。CMW既能支持Loopback BER，也能支持Single-Ended BER，因此可以适应不同的芯片方案。

当然CMW还有其它的一些优势，如测试精度和测量重复性，测试速度，双通道并行测试，端口扩展能力，对LTE-A等未来技术的支持等，在这里就不一一叙述了。
此外，针对LTE终端，罗德与施瓦茨（R&S）还提供从研发、一致性认证、生产到维修测试阶段；包括射频、协议、音频、数据业务、耗电、天线性能和电磁兼容等全面的测试解决方案。

结束语
非信令测试的三站式理念结合信令和非信令的优势，把在不同频率/功率下进行的射频指标测试尽量移到非信令模式下进行，是在确保产品质量的前提下降低成本提高生产效率的好方法，目前已经被国内外各大手机厂商所采用。但是需要注意的是，在非信令测试理念下，芯片支持、综测仪对不同测试方法的兼容等成为很重要的因素；在选择生产测试仪器时，成熟稳定是极为重要的；另外在非信令测试理念下，信令综测仪仍然起着不可替代的作用。

本文作者：罗德与施瓦茨（R&S）产品支持总监金海良

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发表于 2014-12-13 20:51:08

很专业介绍了手机终端的测试方法了！

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