OTA移动台空中射频性能标准与测试

移动台空中射频性能标准与测试信息产业部电信研究院FAX: +86 10 62304793E-Mail: wanghongbo@内容提要OTA测试的意义OTA测试技术CTIA的OTA 标准中国通信行业的OTA标准OTA测试的意义以往的峰值等效全向辐射功率（Effective Isotropic Radiated Power EIRP）不能很好体现移动台的空中射频性能（在某个方向上的最大值）与发射性能相比，接收性能同样重要话音质量差，中断通话接收机的带内噪声或发射机的杂散信号干扰接收机实际应用中，操作者对移动台接收性能影响需要测量三维空间射频性能，需要考虑人体的影响OTA－Over The Air（空中性能测试），与传导测试相对应，空间三维测量基于空中接口三维测量着重测试终端与基站之间的通信性能并考虑使用者对EUT的影响2001年CTIA－Cellular Telecommunication & Internet Association 开始制订移动终端OTA 性能测试规范《CTIA Test Plan for Mobile Stations RF Power and Receiver Performance 》。

2005年4月出版了2.1版本根据2.1版本要求，OTA需要进行以下项目测试：TRP－Total Radiated Power总辐射功率NHPRP－Near Horizontal Part Radiated Power 接近水平面部分的辐射功率TIS－Total Isotropic Sensitivity总全向灵敏度NHPIS－Near Horizontal Part Isotropic Sensitivity 接近水平面部分的全向灵敏度2.1版本要求分别在自由空间和人头模型下进行测试。

传统传导测试方法没有考查终端天线的性能无法衡量终端空中性能无法评价靠近人头实际使用时的性能有些手机没有射频口2维测试方法测量不确定度大已知辐射模式的EUT－单极化天线辐射模式完全未知的EUT－双极化天线不能进行空间三维评估国际发展趋势由CTIA发起，首先在北美，现在正影响全世界的无线终端认证，在用户中有很高的认同度自2004年8月开始，移动终端申请北美的PCS型号审核协调委员会(PTCRB)认证，必须通过OTA测试(TRP、TIS)网络运营商要求进行OTA测试其它无线便携终端如蓝牙设备、WLAN设备也将需要进行TRP和TIS测试,现在WIFI Alliance WCC正在制定规范市场——用户购买有CTIA认证的产品TRP和TIS要求在CTIA授权测试实验室（CATL）中测试通过测试，允许贴上CTIA认证标志国内趋势市场竞争加剧手机质量问题用户的投诉发射和接收能力与用户日常应用息息相关SAR测试－与OTA相互制约质量差很多时候是天线问题YD标准正在报批手机厂商促进手机质量的提高手机实用性：发射和接收能力，消费者的亲身感受手机性能差的原因——很多时候是天线与放大器之间匹配不好产品上市前，对它的辐射和接收特性准确地了解提高用户对品牌的认同度，提高市场份额，竞争中取胜天线设计制造商：明确天线的各种性能指标参数：增益、效率、辐射模式图（无源测试）明确手机配上天线后的设计效果（有源测试）消费者：买的放心OTA测试技术Probe ArrayControllerHigh PerformanceCMU 200Provided byCustomer250KHz-6GHzSignal GeneratorSMT06/E4428C RF UnitAmplifier and MuxAMTUActiveMeasurementUnitAzimuthTurntableControllerProbe Array Control典型的近场测试系统（PROBES x 48）典型的近场测试系统（RF单元及有源测试单元）校准喇叭校准偶极子环天线CTIA的OTA 标准CTIA OTA 测试介绍CTIA OTA测试规范：《CTIA Test Plan for Mobile Station OTA Performance》包含Radiated RF Power and Receiver Performance射频辐射功率和接收机性能。

2001年出版第一版，最新为2005年4月的2.1版CTIA由运营商、实验室和制造商成员联合发起CTIA 认证最初在北美，现在正影响着全世界的无线终端认证自愿，非强制是国外用户购买无线终端设备主要参考的一个认证标准现在还没有限值要求，会在以后的版本中添加，但是北美一些运营商有自己的要求CTIA OTA测试规范的主要内容简介测试内容和测试系统路径校准暗室性能测试－纹波测试射频辐射功率测量接收机灵敏度测量测量不确定度满足远场条件纹波测试，总不确定度小于2dB.高精度三维定位装置满足CTIA OTA进行自由空间和人头模型测试要求WalkwayFiber Optics for MAPS systemDiagonal Dual Polarized HornGPIB-BusSpectrum AnalyzerUniversal RadioCommunication TesterMAPS ControllerMulti-Axis Positioning System (MAPS)Network AnalyzerRelay Switch UnitWindows based PC running test softwareRF CablesPenetration PanelAntenna Under Test (AUT)+X +Y-Y-X+Z-Z(PhiAxis)(T h et a Ax i s)+X+Y-Y-X+Z-Z(ToMA)Theta PolarizationPhi PolarizationCTIA OTA 测试系统Test EquipmentG MAP ISOcl MA-TEP MArIsotropic RadiatorP TETotal Path LossTEISO P P PL −=Signal Generator ReceiverPSGGRAPRAclSG-RAclTE-RX PRXGMAclMA-TEPMArPTETotal Path LossPISORARAISOGPP+=TERARAPGPPL−+=路径校准Signal GeneratorReceiverP SGP =P RA TE cl SG-RA cl TE-RXPRX RXRX TE RA P P P P −=−'RXRX RA P P G PL −+='CTIA OTA 路径要求反应近场能量以电场或磁场的形式储存是一般定义的距离在反应近场范围内，任何探测天线或者支撑物都会对天线辐射模式产生很大的影响辐射近场主要为辐射射频能量在辐射近场范围内，多辐射源或者很大的辐射源仍然不能看作点源r < 2D 2/λ是一般的定义叫做Fresnel 区域远场区域辐射能量从点源发出可以提供被测天线的辐射模式测量r > 2D 2/λ是一般的定义被叫做Fraunhofer 区域λ/62.03D r <纹波测试确定暗室有足够的静区性能测试暗室反射对静区影响定位系统及EUT支撑物对静区的影响包括两部分：Theta 轴纹波测试Phi轴纹波测试计算结果计入测量系统不确定度中纹波测试布置3126 Precision Sleeve Dipoles & 3127 Resonant LoopsWalkwayFiber Optics for MAPS system3164-03 or 3164-04 Diagonal Dual Polarized HornGPIB-BusSpectrum AnalyzerUniversal RadioCommunication TesterMAPS ControllerNetwork AnalyzerRelay Switch UnitRF CablesPenetration PanelSpectrum AnalyzerUniversal RadioCommunication TesterRelay Switch UnitFiber Optics for MAPS systemReceive AntennaGPIB-BusMAPS ControllerCommunication Antenna on MAPSMobile PhoneMeasurement Signal PathCommunication PathEIRP－等效全向辐射功率TRP－总辐射功率NHPRP－接近水平面辐射功率EUT处于最大功率发射非便携式EUT，只需要进行自由空间下测试便携式EUT，还要进行人头模型条件下的测试在EUT支持的每一个频段，对高中低三个信道进行测试对于可伸缩天线的EUT，需要在两种条件下分别测试通过控制EUT的位置，三维空间测量各点的等效辐射功率EIRP，通过积分计算球面上的平均值15度步长进行测试TotalP o w e r (d B m )123416202428YXZAzimuth = -10.0Elevation = 63.0Roll = 20.8GSM 900 FS TRPTotalP o w e r (d B m )163218202224262830YXZAzimuth = 74.3Elevation = 84.3Roll = -39.8DCS 1800 FS TRP在每一个测量点，为了达到一定的误码率（误帧率）而所需要的最小前向链路功率EIS－等效全向灵敏度TIS－总全向灵敏度NHPIS－接近水平面全向灵敏度Fiber Optics for MAPS systemTransmit AntennaGPIB-BusUniversal RadioCommunication TesterRelay Switch UnitMAPS ControllerCommunication RX Antenna on ceilingCommunication RX Antenna on MAPSMobile PhoneCommunication Return PathMeasurement Signal PathEUT处于最大功率发射非便携式EUT，只需要进行自由空间下测试便携式EUT，还要进行人头模型条件下的测试在EUT支持的每一个频段，要选高中低三个信道进行完整TIS测试在满足最大间隔条件下对中间信道还要进行相对灵敏度测试对于可伸缩天线的EUT，需要在两种条件下分别测试通过控制EUT的位置，三维空间测量各点的空间接收灵敏度EIS，通过积分计算球面上的平均值30度步长进行测试相对灵敏度测试：找到完整测试信道的最佳接收灵敏度的测量点，调整定位器的位置及测试的极化与最佳接收灵敏度点一致，调节基站模拟器的输出功率大于最佳接收灵敏度＋5dB,测试在此功率条件下EUT在中间信道的灵敏度，中间信道的灵敏度不应超过完整测试信道的误码率/误帧率TotalP o w e r (d B m )9611098100102104106108ZXYAzimuth = 138.7Elevation = -55.1Roll = -57.3TotalP o w e r (d B m )941109698100102104106108XY ZAzimuth = -4.0Elevation = 19.4Roll = 40.6GSM 900 FS TISDCS 1800 FS TISEUT 定位(自由空间)。