专利名称：通信网络中移动台的gps接收机测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域的CDMA通信网络和GPS全球定位系统，具体涉及到移动台的GPS接收机自动测试系统及其测试方法。
背景技术：
随着移动通信产业的飞速发展，定位技术在移动台中的应用作为一种极富潜力的应用，其技术在飞速发展。全球定位系统接收机(GPS)是由24颗卫星组成，它具有精确度高，定位速度快，隐蔽性能好，设备简单，成本低廉等优点。由于GPS的良好性能，美国高通公司的GpsOne方案在联通CDMA通信网络中得到了广泛的应用。
目前移动台的GPS接收机测试方案是基于美国高通公司的QXDM/QCAT和QPST等几个测试工具，应用PERT语言的IS-801协议消息的分析程序，最后应用POS批处理命令形成的混合解决方案，测试步骤繁多，操作复杂，人工参与程度高，占用时间很多，在测试中给手机设计人员造成了很大的不方便；更重要的是目前的混合解决方案自动化程度很低，根本无法在生产上实现移动台的测试需要。

发明内容
本发明的目的，就在于解决移动台的GPS接收机测试操作复杂，自动化程度低的问题，提供一种能够对具有GPS定位功能的移动台的射频指标进行自动测试的系统及其测试方法，本发明能够对移动台GPS接收机的相对位置定位和绝对位置定位的精确度进行校准，并完成对移动台GPS接收机灵敏度的认定工作。本发明可以根据需要应用于研发测试和生产测试领域，特别是生产测试领域，使具有GPS定位功能的移动台批量测试自动化程度大大提高，能够大幅度地提高工作效率。
为实现上述目的，本发明中的通信网络中移动台的GPS接收机测试系统，包括GPS信号发生器、基站综合模拟器、频率计数器、功分器、屏蔽盒和通信直流电源，本系统还包括自动测试装置，自动测试装置包括对移动台GPS接收机的接收通路的本底噪声电平进行测量的AGC测试模块；对移动台GPS接收机的C/N0预估器和Doppler频率偏差预估器进行测量的载噪比和多普勒频偏校准模块；对移动台GPS接收机的CDMA信号和GPS信号的平均时间延迟值进行测试的时间误差校准模块；对移动台GPS接收机灵敏度进行认定的GPS接收灵敏度测试模块。
自动测试装置有研发测试模块和生产测试模块两种模块。
GPS接收机测试系统中基站综合模拟器与频率计数器和GPS信号发生器分别连接的两条电缆长度相同。
一种通信网络中移动台的GPS接收机测试方法，包括以下步骤测试系统的自检和初始化步骤，并通过频率计数器测量GPS信号发生器的1PPS输出信号和基站综合模拟器的偶秒输出信号的同步时间差，判断该同步时间差是否在允许的误差范围之内，如果不在误差范围内，则重新同步GPS信号发生器和基站综合模拟器。
GPS接收机校准测试步骤，首先进行确认接收机通路的AGC测试，然后判断用户层选择的测试模块，如果选择研发模块，则进行载噪比和多普勒频偏校准和时间误差校准，如果选择生产模块，则只进行载噪比和多普勒频偏校准，然后把校准数据经过计算后写入移动台。
GPS灵敏度测试步骤，如果是研发模块，先设定一个较高的GPS电平，然后由计算机模拟定位实体(PDE)发送GPS寻呼消息，如果移动台能够收到一个所要求百分比的GPS响应消息，则GPS信号电平以设定的步长递减，直至移动台能够收到的GPS响应消息小于GPS发送消息的百分比，测试移动台的灵敏度最低电平，如果是生产模块，先设定一个固定的GPS电平，然后由计算机模拟定位实体(PDE)发送GPS寻呼消息，如果移动台能够收到所要求百分比的GPS响应消息，则移动台灵敏度在该电平下合格，否则不合格。
测试系统的自检和初始化步骤，GPS信号发生器的1PPS输出信号和基站综合模拟器的偶秒输出信号的同步时间差所允许的误差范围是100纳秒。
GPS接收机测试方法中GPS灵敏度测试步骤，移动台收到的GPS响应消息所要求的百分比是60％。
GPS接收机测试方法中GPS灵敏度测试步骤，GPS信号电平递减的步长为1db。
GPS灵敏度测试步骤后边，可以增加一个把测试结果生成数据库文件并保存的步骤。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的系统连接方框图；图2为本发明的GPS接收机测试装置的分层架构图；图3为本发明的GPS接收机测试方法的主流程图。
具体实施例方式
如图1所示，测试系统包括GPS信号发生器、基站综合模拟器、频率计数器、功分器、屏蔽盒、通讯直流电源和自动测试装置，其中GPS信号发生器是GPS信号发生部分，能够产生移动台所能搜索到的GPS信号，基站综合模拟器是系统的时间参考，它为整个系统提供时间参考，通常需要将它的10Mhz时间基准端口用相同长度的电缆同频率计数器和GPS信号发生器连接起来，同时它模拟基站，为系统提供同步信号，能够与移动台建立呼叫连接，频率计数器的作用是测量GPS信号发生器的1PPS输出信号和基站综合模拟器的偶秒输出信号的同步时间差，确保系统测试数据的可靠性。其中基站综合模拟器采用安捷伦公司E8285A型号，频率计数器采用安捷伦公司53131A型号，GPS信号发生器采用思博伦公司GSS4100型号，通讯直流电源采用安捷伦公司66309D型号。
在测试系统的连接线中，L1，L2，L3，L4为GPIB电缆；L5为CDMA射频电缆；L6为GPS射频电缆；L7为屏蔽盒与功分器的连接电缆；L8，L9，L10为10MHz时基同步电缆；COM1连接线是测试装置控制屏蔽盒的通信线，COM2连接线是测试装置同移动台的通信线；DC电缆是给移动台供电的电源线；L12a和L12b线分别是GPS信号发生器的1PPS输入和输出电缆；L11线是基站综合模拟器偶秒输出电缆。其中，L12b线和L11线长度应保持一致。
自动测试装置是该系统的核心部分，主要包括四个模块，即GPS接收机AGC测试模块，载噪比和多普勒频偏校准模块，时间误差校准模块和GPS接收灵敏度测试模块。通过AGC测试，能够对移动台GPS接收机的接收通路的本底噪声电平进行测量；通过C/N0(载噪比)和Doppler(多普勒频偏)校准模块的测试，能够完成对移动台GPS接收机的C/N0预估器和Doppler频率偏差预估器的测量(相对位置定位)，通过时间误差校准模块的测试，能够得到移动台GPS接收机的CDMA信号和GPS信号的平均时间延迟值(绝对位置定位)，通过GPS接收灵敏度测试模块的测试，能够完成移动台GPS接收机灵敏度的认定工作。
如图2所示，本发明的系统测试架构分为四个层，即驱动层，信令分析层，测试流程控制层和用户层。驱动层完成仪器仪表的驱动，模拟定位实体(PDE)发送GPS寻呼消息，驱动层实现了模拟定位实体(PDE)的消息驱动，基站综合模拟器的类驱动，GPS信号源的类驱动，同步计数器的类驱动，同时驱动通信直流电源为移动台提供工作电源；信令分析层完成对接收到的GPS响应消息进行信令分析，得到定位的原始信息，信令分析层根据TIA/EIA/IS-801(Position Determination Service Standard for Dual ModeSpread Spectrum Systems)标准完成对IS-801寻呼和响应消息的分析，从中得到有效的定位信息，完成对来自基站综合模拟器同步消息的分析，从中得到精确的时间延迟信息；测试流程控制层通过非信令模块控制移动台GPS接收机完成信令交互，同时对大量的原始定位信息分析计算，得到移动台的写入参数，测试流程控制层实现了生产模块和研发模块各个功能模块的测试任务，包括完成数据分析报表、测试任务间的逻辑控制与切换、系统仪器的调用、移动台的非信令控制等等；用户层实现了生产模块和研发模块各个功能模块的测试选择，两种模块的切换，输入输出参数的设定，仪器仪表地址的设定，参数的判定范围，测试数据管理和统计和文件报表路径的选择等。
如图3所示，测试方法的系统流程图，GPS接收机的工作测试流程的步骤包括以下3个步骤(1)系统自检和初始化步骤程序开始运行后，进行系统自检和系统初始化工作，如果两项工作中任一项存在异常情况，程序会自动结束；反之，系统调用频率计数器自动监测GPS信号发生器的1PPS输出信号和基站综合模拟器的偶秒输出信号的同步时间差，判定两者之差是否小于100ns；如果大于等于100ns，那么系统要求自检和重新初始化，直到两者之差小于100ns。
(2)GPS接收机校准测试步骤上述系统自检步骤完成以后，接下来进入对移动台的GPS接收机校准测试阶段。在该阶段进行前，首先进行AGC测试，确保接收机通路基本正常，避免由于接收机通路异常浪费以下校准和测试时间，如果测试异常，程序退出。否则，研发模块进行C/N0和Doppler校准、时间误差校准；而生产模块为了节省时间，提高生产效率，仅仅进行简化的C/N0和Doppler校准。根据设定的程序输入参数，通过非信令模块控制移动台的GPS接收机等待接收由计算机模拟定位实体(PDE)发送的GPS搜索消息，如果在规定的时间内收到由GPS信号发生器发出的GPS消息，则对收到的GPS消息进行信令分析，得到该移动台的载噪比和多普勒频率偏差，将上述参数计算后写入移动台中，完成对移动台的相对定位精度校准。同时，结合对收到的基站综合模拟器的同步消息进行信令分析，得到CDMA信号和GPS信号的平均时间延迟，将上述参数计算后写入移动台中，完成对移动台的绝对定位精度校准，校准完成，重新启动移动台。
(3)GPS灵敏度测试步骤程序接下来对写入数据的移动台进行GPS灵敏度测试。该测试分两种模块，一种是搜索模块，另一种是一般模块。在搜索模块下，程序会首先设定一个较高的GPS电平，然后由计算机模拟定位实体(PDE)的发送GPS寻呼消息测试，如果移动台能够收到60％的GPS响应消息，则程序会要求继续GPS信号电平以1dB的步长递减，直至移动台能够收到的GPS响应消息小于GPS发送消息的60％为止；在一般模块下，程序会首先设定一个固定的GPS电平，然后由计算机模拟定位实体(PDE)的发送GPS寻呼消息测试，如果移动台能够收到60％的GPS响应消息判定移动台灵敏度在该电平下合格，否则不合格。一般在研发模块用搜索模块测试移动台的灵敏度最低电平，而生产模块下会使用一般模块快速判定移动台的GPS灵敏度是否达到IS-916标准的要求。
最后程序将上述测试结果生成数据库文件，对上述测试项目进行总体判定，判定移动台的GPS性能是否合格。
本发明满足研发模块和生产模块的测试要求，研发模块为了获得比较可靠的数据测试结果，在不同环境和条件下，通过测试比较多的GPS消息，将该参数写入移动台。但该方法测试时间较长。然而，生产模块测试时间短，根据产品的部品一致性规律，生产时通过比较简单的测试方法检查移动台GPS电路校准参数，完成对有制造缺陷的移动台的筛选功能。对测试合格的移动台统一写入该产品校准参数正态分布曲线的最佳值。本发明应用于移动台GPS接收机的研发和自动生产测试领域能够提供自动化程度，大大提高工作效率。
权利要求
1.一种通信网络中移动台的GPS接收机测试系统，该系统包括GPS信号发生器、基站综合模拟器、频率计数器、功分器、屏蔽盒和通信直流电源，其特征在于还包括自动测试装置，所述自动测试装置包括对移动台GPS接收机的接收通路的本底噪声电平进行测量的AGC测试模块；对移动台GPS接收机的C/NO预估器和Doppler频率偏差预估器进行测量的载噪比和多普勒频偏校准模块；对移动台GPS接收机的CDMA信号和GPS信号的平均时间延迟值进行测试的时间误差校准模块；对移动台GPS接收机灵敏度进行认定的GPS接收灵敏度测试模块。
2.根据权利要求1所述的通信网络中移动台的GPS接收机测试系统，其特征在于所述的自动测试装置有研发测试模块和生产测试模块。
3.根据权利要求1或2所述的通信网络中移动台的GPS接收机测试系统，其特征在于基站综合模拟器与频率计数器和GPS信号发生器分别连接的两条电缆长度相同。
4.一种通信网络中移动台的GPS接收机测试方法，其特征在于包括以下步骤测试系统的自检和初始化步骤，并通过频率计数器测量GPS信号发生器的1PPS输出信号和基站综合模拟器的偶秒输出信号的同步时间差，判断该同步时间差是否在允许的误差范围之内，如果不在误差范围内，则重新同步GPS信号发生器和基站综合模拟器。GPS接收机校准测试步骤，首先进行确认接收机通路的AGC测试，然后判断用户层选择的测试模块，如果选择研发模块，则进行载噪比和多普勒频偏校准和时间误差校准，如果选择生产模块，则只进行载噪比和多普勒频偏校准。然后把校准数据计算后写入移动台。GPS灵敏度测试步骤，如果是研发模块，先设定一个较高的GPS电平，然后由计算机模拟定位实体发送GPS寻呼消息，如果移动台能够收到一个所要求百分比的GPS响应消息，则GPS信号电平以设定的步长递减，直至移动台能够收到的GPS响应消息小于GPS发送消息的百分比，测试移动台的灵敏度最低电平，如果是生产模块，先设定一个固定的GPS电平，然后由计算机模拟定位实体发送GPS寻呼消息，如果移动台能够收到所要求百分比的GPS响应消息，则移动台灵敏度在该电平下合格，否则不合格。
5.根据权利要求4所述的通信网络中移动台的GPS接收机测试方法，其特征在于所述的GPS灵敏度测试步骤后边，增加一个把测试结果生成数据库文件并保存的步骤。
6.根据权利要求4所述的通信网络中移动台的GPS接收机测试方法，其特征在于所述的测试系统的自检和初始化步骤，GPS信号发生器的1PPS输出信号和基站综合模拟器的偶秒输出信号的同步时间差所允许的误差范围是100纳秒。
7.根据权利要求4所述的通信网络中移动台的GPS接收机测试方法，其特征在于所述的GPS灵敏度测试步骤，移动台收到的GPS响应消息所要求的百分比是60％。
8.根据权利要求4至7中任一个权利要求所述的通信网络中移动台的GPS接收机测试方法，其特征在于所述的GPS灵敏度测试步骤，GPS信号电平递减的步长为1db。
全文摘要
一种通信网络中移动台的GPS接收机测试系统，包括GPS信号发生器、基站综合模拟器、频率计数器、功分器、屏蔽盒和通信直流电源和自动测试装置，自动测试装置包括对移动台GPS接收机的接收通路的本底噪声电平进行测量的AGC测试模块；对移动台GPS接收机的C/NO预估器和Doppler频率偏差预估器进行测量的载噪比和多普勒频偏校准模块；对移动台GPS接收机的CDMA信号和GPS信号的平均时间延迟值进行测试的时间误差校准模块；对移动台GPS接收机灵敏度进行认定的GPS接收灵敏度测试模块，本发明可以根据需要应用于研发测试和生产测试领域，特别是生产测试领域，使具有GPS定位功能的移动台批量测试自动化程度大大提高，能够大幅度地提高工作效率。
文档编号G01S19/23GK1585310SQ20041002415
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月26日 优先权日2004年5月26日
发明者李松, 张国义, 陈海燕, 李勇, 张芒 申请人:海信集团有限公司, 青岛海信通信有限公司