面向3G手机的测试解决方案

  手机技术正在从2G/2.5G向3G转移，下一代手机将融合语音、数据和图像等多种功能，被测内容与协议、网络、信道、互通性等紧密关联，还需要借助于手机测试案例才能进行完整的测试。目前，降低测试的成本和缩短测试时间仍然是手机测试工程师面临的挑战，通过关于3G手机测试解决方案的介绍，有助于 (中国)测试工程师了解3G手机测试及其配套解决方案的发展状况。

  目前，随着集成电路技术和宽带技术的发展，手机工业正在从以GSM、CDMA、PCS和GPRS为代表的2G/2.5G，向基于无线网络宽带技术的、融合语音、数据和视频图像的3G转移，受到移动商务、全球定位服务、移动电子支付、移动医疗等诸多等移动宽带应用业务的强劲驱动，预计从2004年起，具有3G功能的手机将开始量产，2005年其突破百万台的量产规模。

  随着手机芯片集成度慢慢的升高，手机正在沿着模块越来越小、功能慢慢的变多的方向发展，而价格却呈现下降的趋势。一方面，3G手机的因功能繁多，对手机测试行业提出了更高的要求，表1所列为3G手机的主要测试项目。另一方面，测试行业不得不面对日益严峻的降低测试成本需求。

  一般来说，人们选择和评估手机测试设备主要从测试时间、占地面积和设备成本等方面做折衷，但是现在不能不考虑：为满足 3G手机测试对多种功能的测试要求，应考虑怎么集成和配置一套检测系统，去满足从生产线开始到结束的整个流水线对测试设备的要求，如何明智的选择测试工具软件和标准库，以适应未来发展的需要等等问题。

  目前，可灵活配置是测试工程师对测试设备提供商提出的总要求，也就是说需要一个仪器系统的配置平台，使一套测试设备不仅仅能完成复杂的3G手机生产测试，还能够与具备标准仪器总线接口的独立式测试设备做灵活组配，去完成复杂的设计测试任务。目前，围绕缩短测试时间、降低测试设备成本和提高配置灵活性三点，测试设备供应商提供的解决方案呈现下述的多元化发展的趋势。

  开发通用、可升级、可配置、兼容2G手机测试的无线通信协议综合测试仪，使之具备很强的可升级能力的移动电话多协议测试集，这样的综合通信测试仪器集成了RF发生器、频谱分析仪和功率计等传统的盒式测量仪器，并配置了各种选件，因而能够实现一系列的RF测试任务，并让设备拥有者拓展测试设备的常规使用的寿命和拥有更大的灵活性，满足了2G向3G测试的过渡和下一代手机对测试设备的需要。

  R&S的CMU200就是这样的一种设备。围绕这样一个通用测试平台，能够准确的通过需要采购相应的选件，将之分别配置成为满足GSM、IS-95、IS-136、AMPS、蓝牙、UMTS和W-CDMA规定要求的测试设备。此外，Agilent的TS-5550也是类似这样的综合测试设备，它支持功能测试、RF测试、音频、电池和充电电路等测试。

  对用户来说，这种方案主要是设备投资较大，每台综合测试仪价格达到几万美元。为了发挥尽可能快收回设备投资，这类设备通常都具备并行测试功能，可以同时完成多台手机的测试，如图1所示，其主要优点是缩短了测试设备的配置和软件配置时间，将测试设备配置等专业性很强的工作已经由测试设备提供商完成，从而极大地缩短了用户的测试时间。但是，由于手机必须等待装配完成才能来测试，因而，不能在生产的全部过程中利用这类昂贵的测试设备及时排除问题，即使能做到，测试成本也比较高。此外，该类方案的配套选件众多，在设备选择上还需要测试设备供应商的支持。

  为了进一步加快测试速度，目前，测试方案提供商提出了将整个设计测试和生产测试纳入统一考虑的手机测试解决方案。其出发点是对整个生产线配置的测试设备做统一校准，使之达到统一的精度水平，从而确保设计测试、功能测试、修理工位和样品质量测试等环节具有统一的测试标准，并节约设备校准时间和仪器设施的维护费用。由于采用了一致的测试方法和可编程操作，并实现灵活的设备配置，因而也可以缩短测试时间并节省设备投资。

  将生产线上的测试点统一考虑之后，就可以对手机进行并行测试，例如，可以对接收机和发射机同时测试，而不必等待信令和误码率测试完成再来测试，因而可以极大加快测试进程。此外，将整个生产线作为一个大的测试环境来规划，还可以将后续工位发现的问题及时返工，而不必在察觉缺陷时才将要用的测试设备校准到统一的标准。

  整个测试线能够最终靠网络联系起来，构筑为一个智能化的测试平台，实现测量数据的存储、分析和统计报告的生成，及时掌握生产线上产品的品质动态。除了采用成熟的因特网技术之外，PXI总线在构筑测试线上已经发挥了重要作用。

  据报道，目前测试一台手机的平均成本大约是1美元，大约要花费1-3分钟时间，因此，降低测试成本仍然是OEM和EMS电话制造商关注的焦点之一。盒式测量仪器虽然配备有大量的选件，软件包也很丰富，设备的配置也有专业的人员支持，但是对于许多测试设备用户来说，测试成本仍然太高。基于PXI总线的测试仪器为这一部分用户更好的提供了解决方案。

  与综合测试仪方案类似，基于PXI总线的测试平台必须配备一台实时带宽足够大、时基足够稳定和具备向量测试能力的PXI- 5660 RF信号分析仪和信号发生器，其余测试仪器功能主要是通过DAQ卡实现，从而构成一个完整的测试平台。DAQ卡方案非常适合于对测试时间和投资非常敏感的用户。

  测试功能则通过配备NI的基于LabVIEW的无线测试工具集来实现，并可以与TestStand测试执行工具结合使用，进一步提升生产测试的效率。采用这样的检测系统，在手机生产线的测试工位上，可以替换两台旧的盒式测试仪器，因此，测试吞吐量能大大的提升一倍[3]。由于虚拟仪器具有很大的灵活性，因而可以自主对测试环境进行配置和编程，并能通过利用虚拟仪器联盟的第三方开发商提供的测试工具去解决更多开发和生产的全部过程遇到的测试问题。

  采用基于PXI总线的虚拟仪器带来的最大好处在于，可以更多地选用模块化和可升级的测试装置，避免选购盒式测量仪器带来的投资风险，并不断根据标准和测试对象的变化或增减对模块化测试装置进行升级和扩展。

  目前，为满足3G市场对测试解决方案的要求，测试方案提供商已经在协议测试、互通性测试、网络基础架构测试、信道测试、基站测试及3G测试案例展开竞争。3G系统性能测试和优化是目前业界关注的焦点。CDMA测试论坛(和UMTS论坛 (汇聚了领先的3G测试方案提供商，例如Agilent科技、Anristu无线解决方案、Comarco无线技术、Ericsson、Lucent技术、Nokia、Racial Instruments、Rohde&Schwarz、Spirent通信、Sprint和Verizon无线G市场机遇巨大，在如何提供3G测试解决方案上，国际合作日趋紧密，领先的运营商、手机方案提供商、测试方案提供商通过知识产权授权、建立合作协议、授权对方销售测试配套方案等方式，正在慢慢地完善3G测试解决方案，如表2所示。

  目前3G测试领域面临的困难主要在于测试对象繁多，测试内容和层次复杂，一两家公司已难以独霸天下，要提供一揽子3G测试解决方案，必须开展全球合作。开发与合作成为3G发展的主流。许多测试方案提供商主要是通过各种论坛和展览会，相互交流信息。通过开展强强合作，推出满足 3G测试解决方案的发展。由于3G测试方案很复杂，设备投资很大，3G测试代工将是今后迎接3G测试挑战的主要解决方案。随着制造技术水平的提高，电子科技类产品各组成部件的可靠性也大为提高，因而测试每一个部件的必要性大为降低，只要采用抽查法就能更加进一步降低手机测试的成本并缩短测试时间。

  9月10日消息，依据工业与信息化部电信研究院公布的数据，2012年8月，全国手机市场出货量为4091.6万部，比上年同期增加0.9%，其中2G手机出货量达到1927.1万部，比上年同期下降30.4%，3G手机出货量达到2164.5万部，比上年同期增长68.5%。这是今年来首次3G手机连续两个月月销量超2000万部（7月份3G手机出货量为2069.4万部）。 前8月3G手机出货量增长92% 2012年1-8月，全国手机市场出货总量为27425.2万部，比上年同期增加10.1%，其中2G手机出货量达到12523.4万部，比上年同期下降27.1%，3G手机出货量达到14901.8万部，比上年同期增长92.4%。 在手机

  数据速率高达2Mb/s的3G手机将能支持包括数据业务和互联网连接在内的多媒体应用。由此，人们希望大多数3G手机的屏幕更大，键盘更小。为避免小键盘带来的不便，借助自动语音识别技术(ASR)实现语音拨号成为3G手机普遍看好的特性。如果ASR能够担当起这一重任并使消费的人满意，那么它将最终完全取代小键盘而用在3G手机上。 从设计的角度来看，ASR在实时操作以及语音格式的清晰程度与快速识别等功能性的实现方面，需要依靠高性能数字信号处理器技术来完成所需的复杂算法。幸运的是，现代DSP技术已取得了很大进展，它已经实现了比以往更强大的计算能力、更低的功耗和更小的体积，可以将更复杂和更精确的ASR功能加到3G手机上。将高效、功

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  不断增多的功能使手机设计面临更严峻的电源管理挑战。本文从电压转换、稳压、闪光灯电路、电池充电等方面分析了未来手机的电源管理设计趋势和各种相应的解决方案。 3G手机不但可以浏览网页、发送电子邮件、拍摄数码相片，甚至能播放视频流。手机制造商正面临慢慢的变大的压力，因为他们必把这些功能集成进不断缩小的体积内，同时要让手机维持较长的上班时间。 从图1能够准确的看出，不断增多的功能促使手机需要更多不一样的功率水平的低电压输出电平。一个例子是用于图像处理的应用处理器，它在视频捕获期间需要高达360mw的功率。在满负荷运行时，手机内部系统的负载所需的峰值功率通常将超过4W。这么高的功率会很快耗尽电池的能量。影响电池运行时间的另一主要的因素是电源效率和系

  电源管理的设计 /

  3G手机的电源管理与二代手机完全不一样，它不仅支持语音功能，还有长时间用手机获得互联网服务的功能，以及如MP3播放或PDA这样的娱乐和商务功能，甚至视频功能，这些功能会消耗大量的电能。因此，必须在电源管理上采用全新的方法，否则这种功能密集的设备在电池使用寿命上可能还达不到用户期望值的三分之一，本文将介绍3G手机系统模块设计中电源管理的策略和发展的新趋势。 电源设计通常是在完全了解电压、电流和调整参数后才确定下来，电源开发一般在总系统开发的后期进行，并且常常远离系统开发商，也可能由OEM或第三方厂商开发，这就会出现电源模块与系统模块要求之间的矛盾，这样的一种情况有时难以协调。 随着系统性能的要求逐步的提升，上述传统方法已无法达到所

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