5. RADIOKOMUNIKAČNÍ TESTER - GSM

Transkript

1 Mobilní komunikace - laboratorní cvičení 5. RADIOKOMUNIKAČNÍ TESTER - GSM 5. RADIOKOMUNIKAČNÍ TESTER - GSM Cíl měření: Seznamte se s obsluhou a možnostmi radiokomunikačního testeru a změřte s jeho pomocí některé parametry mobilního telefonu Siemens C35 a libovolných dalších přinesených telefonů. Speciálně se zaměřte na tyto úkoly: 1) Změřte spektrum GSM 900, GSM 1800 a vyneste do grafu. 2) Otestujte časové rozložení výkonu (tzv. výkonovou masku burstu). 3) Zaznamenejte závislost chybovosti BER na úrovni signálu a vyneste do grafu. Určete vysokofrekvenční úroveň výstupního signálu testeru, při které se přeruší spojení s mobilním telefonem. 4) Změřte frekvenční a fázovou nepřesnost mobilního telefonu. V nepovinné části si prohlédněte servisní menu mobilního telefonu Siemens C35. Přístrojové vybavení: Mobilní telefon Siemens C35 s nástavcem pro připojení k analyzátoru Analyzátor GSM universální radiokomunikační tester Rohde&Schwarz CMD 55 Postup měření: Mobilní telefon (MS = mobilní stanice) je uchycen ve speciálním nástavci a tester simuluje základnovou stanici (BTS) systému GSM. Tester umožňuje měřit rádiové parametry sítí GSM 900 i GSM Provádí se především měření spektra signálu, závislosti chybovosti na úrovni přijímaného signálu až do vypadnutí hovoru, výkonová maska burstů, frekvenční a fázová chyba a přesnost zachycení telefonu na Timing Advance (viz obr. 2). Ovládání testeru CMD 55 Přední panel obsahuje veliký displej s postranními tlačítky, která mění svoji funkci a jejich momentální význam je právě na displeji zobrazen. Napravo od displeje je blok stálých tlačítek číselník 1 až 9, tlačítka MENU UP pro návrat do předchozího menu a MENU HOME pro vyvolání základního menu a kolečko VAR pro nastavování hodnot. Ovládaní je jednoduché a intuitivní. Přední panel dále obsahuje sadu vstupních a výstupních standardizovaných konektorů a zástrčku pro paměťovou kartu s ovládacími tlačítky. Všechna tlačítka (případně ovládací prvky) budou v návodu označována tučně a podtržena. Navázání hovoru V základním menu (po stisknutí tlačítka MENU HOME) zvolíme typ sítě (NETWORK TYPE, lze volit GSM 900 / 1800 / 1900) a vybereme MANUAL TEST. Veškerá měření provádíme v tomto manuálním módu, i když tester nabízí i možnosti automatických měření. Dostaneme se do výchozího menu, viz obr. 1. 1/7 2006/2007

2 Obr. 1: Výchozí menu při navázání spojení s MS Tester se nyní pokusí navázat spojení s MS. K tomu je třeba nastavit správné parametry sítě NETWORK podle vložené SIM karty. Pro speciální měřicí SIM kartu Rohde&Schwarz se nastaví MCC = 001 (Mobile Country Code, kód země), MNC = 01 (Mobile Network Code, kód sítě). Dále můžeme nastavit různé parametry simulované základnové stanice tlačítkem BS SIGNAL. Nejdůležitější jsou čísla kanálů Control Channel (CCH) a Traffic Channel (TCH) nabývající hodnot ARFCN (tj. pro GSM 900 od 1 do 124 a pro GSM 1800 od 512 do 885. Pro měření je dobré užívat kanály 1 až 20 nebo 115 až 124, resp. 644 až 693 (samozřejmě nevolit stejný ani sousední kanál pro CCH a TCH) a úroveň s jakou bude tester vysílat v dbm. Určující je úroveň TCH (úroveň CCH je pak stejná), lze zadat po stisknutí USED TIMESLOT točítkem VAR (vhodná úroveň je např. -60 dbm). Pokud nastanou při navázání spojení problémy či je navázání zdlouhavé, je výhodné provést vypnutí a zapnutí telefonu. Až se MS přihlásí do simulované sítě, v menu se objeví CALL TO MOBILE, zmáčkneme tlačítko a na MS přijmeme hovor nebo vytočíme libovolné číslo na MS. Tím jsme navázali hovor s MS a na displeji se objeví CALL ESTABLISHED. Obr. 2: Výběr možných testů po navázání hovoru a některé měřené parametry Obr. 3: Parametry komunikace mezi MS a testerem 2/7 2006/2007

3 Po navázání hovoru se na levé straně displeje nabízí několik testů v režimu hovoru a zároveň jsou vidět některé měřené parametry, viz obr. 2. Na pravé straně monitoru můžeme měnit některé parametry komunikace mezi testerem (BTS) a MS, viz obr. 3 (např. přepnout MS na jiný vysílací výkon pomocí parametru a zároveň stejnojmenného tlačítka POWER CTRL LEV. nebo měnit hodnotu testerem vysílané úrovně signálu pomocí TUNE BS SIGN.. Některé měřené parametry komunikace testeru s MS POWER: Reported: Číslo určující v jaké výkonové úrovni MS vysílá (Tx trasa MS-BTS) s příslušnou nominální hodnotou, viz tab. 1. Meas.(Avg): Hodnota přijatého výkonu testerem (Tx trasa MS-BTS). Rozdíl oproti vysílané úrovni MS je způsoben ztrátami. Ramp: Udává, zdali byl úspěšně přenesen burst. MS RECIEVER REPORTS: RxLev: Hodnota přijatého výkonu (Rx trasa BTS-MS Traffic Channel signálu), který měří MS a předává ji testeru signalizačními kanály, viz tab. 2. Rozdíl oproti vysílané úrovni testerem může být způsoben ztrátami, případně nepřesným měřením MS. RxQual: Kvalita přijímaného signálu a jemu odpovídající interval hodnot BER, viz tab. 2. GSM 900 Tab. 1: Hodnoty PCL, které předává tester (BTS) mobilní stanici a jim odpovídající výkony v dbm a ve W PCL dbm W 2 1,26 0,79 0,5 0,32 0,2 0,13 79 m 50 m 32 m 20 m 12 m 7,9 m 5,0 m 3,2 m GSM 1800 PCL dbm W 1 0,63 0,4 0,25 0,16 0,1 63 m 40 m 25 m 16 m 10 m 3,6 m 4,0 m 2,5 m 1,6 m 1 m Tab. 2: Parametry Rx trasy, které měří mobilní stanice a předává je testeru 3/7 2006/2007

4 Některé nabízené testy POWER RAMP Test rozložení výkonu v čase burstu signálu vysílaného MS. PHASE FREQ. Test fázové a frekvenční chyby. SPECTRUM MOD. Měření spektra signálu vysílaného MS. TIMING ADV. TEST Měření přesnosti zachycení telefonu na Timing Advance. BER TEST Měření chybovosti komunikace BTS - MS. Změna některých parametrů komunikace testeru s MS POWER CTRL LEV. Power Control Level (PCL) lze změnit výkon podle tab. 1 mobilní stanice (zadávat lze jen číselníkem 1 až 9 + ENTER, ne točítkem VAR). TUNE BS SIGN. Úroveň vysílaného signálu testerem simulované BTS. Možno nastavovat točítkem VAR přímo v dbm. SPEECH MODE ECHO promluvíme-li do telefonu, uslyšíme za krátkou dobu stejný signál, jenž nazpátek vyšle tester. (Možno slyšet sníženou kvalitu hovoru při nárůstu chybovosti.) Měření spektra Test SPECTRUM MOD. umožňuje měření spektra signálu vysílaného MS v několika frekvenčních offsetech okolo střední frekvence (dané zvoleným systémem a číslem použitého kanálu TCH). Rozložení výkonu ve frekvenci musí vyhovovat dané frekvenční masce. Parametrem POWER CTRL LEV. je možno měnit vysílaný výkon MS (zajímavé je při změně tohoto parametru, nejlépe z minimální na maximální hodnotu, sledovat, jak se také mění frekvenční maska). V této části měření pomocí tlačítka MARKER a točítka VAR odečtěte hodnoty spektra v měřených offsetech (vztažené k hodnotě na středním kmitočtu, stačí polovina spektra, neboť je symetrické kolem střední frekvence). Měřte pro oba systémy GSM 900 a GSM 1800, s výkonovou úrovní MS 15 pro GSM 900, resp. 10 pro GSM Doplňte číslo použitého kanálu. Zkontrolujte, zda je splněna frekvenční maska, hodnoty zaneste do tabulky a zpracujte graficky (zobrazte obě poloviny spektra). Výkonová maska burstů Test POWER RAMP umožňuje zobrazit výkonový průběh jednak normálního datového burstu, jednak přístupového burstu, který tvoří kanál RACH a který má kratší dobu trvání. Typický výkonový průběh normálního datového burstu je zobrazen na obr. 4. Z něj je patrné, že rozložení výkonu v čase musí vyhovět mezím (tzv. masce). V této části měření otestujte časové rozložení výkonu libovolného typu burstu, pro libovolný systém GSM 900 nebo GSM 1800 (nepovinně pro oba) s výkonovou úrovní MS 15 pro GSM 900, resp. 10 pro GSM 1800 a do vyhodnoťte, zda je maska splněna. 4/7 2006/2007

5 Obr. 4: Výkonová maska normálního datového burstu a jeho typický průběh Závislost chybovosti BER na úrovni přijímaného signálu Pro BER TEST je zapotřebí speciální SIM karta společnosti Rohde&Schwarz, která zajišťuje opakované zasílání přijatých dat z testeru do mobilní stanice zpět z mobilní stanice do testeru. Výkon, kterým vysílá MS je udržován dostatečný, tak aby nedocházelo k ovlivnění chybovosti při zpětném zasílání dat. Chybovost tak pouze závisí na úrovni přijatého signálu. Ztráty prostředím kabelu jsou cca 1 db (to je možno zanedbat). V systému GSM se pro bity ze skupin Ia a Ib používá ochranné kódování proti chybám. Proto tester měří dvě hodnoty chybovostí. Jednak na sekvenci neopravované (BER Class II) a jednak na sekvenci po opravě chyb (BER Class Ib). Okamžitě po volbě průběžného měření BER (CONT. BER MEAS.) je nutno co nejrychleji nastavit dostatečný výkon (např. -90 dbm), aby nedošlo k rozpadu spojení, a po té jej snižovat. Hodnotu vysílaného výkonu nastavíte pomocí USED TIMESLOT. Čím delší nastavíte sekvenci (AVERAGE, maximálně je možno 499 frames), tím stabilnější bude změřená hodnota chybovosti. Hodnotu odečtěte v momentě, kdy se vyplní INDICATOR počtu Frame. Změřte závislost chybovosti komunikace BTS - MS na úrovni přijatého výkonu mobilní stanicí (např. volte hodnoty dle tab. 3), pro libovolný systém GSM 900 nebo GSM 1800 (nepovinně pro oba). Nalezněte hodnoty výkonu, pro které dochází k značným nárůstům obou chybovostí, zároveň uveďte hodnotu, při které dojde k rozpadu hovoru. Přijatý výkon [dbm] Tab. 3: Hodnoty přijatého výkonu Frekvenční a fázová nepřesnost Frekvenční chyba je rozdíl mezi frekvencí použitého rádiového kanálu a právě vysílanou frekvencí. Jedná se tedy o přesnost dodržování nosné frekvence. Fázová chyba je rozdíl právě vysílané fáze nosné oproti teoretické hodnotě pro daný typ modulace. Jde tedy o přesnost dodržování fáze. Měření vyvoláte volbou PHASE FREQ.. Měření proveďte pro libovolný systém GSM 900 nebo GSM 1800 (nepovinně pro oba), s výkonovou úrovní MS 15 pro GSM 900, resp. 10 pro GSM Sledujte průměrné a maximální hodnoty obou chyb 5/7 2006/2007

6 Servisní menu mobilního telefonu (radiové parametry) Následuje popis servisního menu netmonitoru telefonu Siemens C35 srovnejte jím ukazované parametry s parametry zobrazovanými na testeru měly by být stejné telefon některé důležité radiové parametry sděluje síti GSM v podobě tzv. measurement reportů. Toto měření je nepovinné. Režim bez hovoru (1/2) CH Číslo kmitočtového kanálu *) RX RXLEV Reception Level, příjmová úroveň [dbm] G Podpora GPRS (- je bez podpory), pamatuje si poslední hodnotu TA (Timing Advance) z minulého spojení (v režimu bez hovoru se nemění) CI Cell Identity, identita buňky (hex) C1 Path-loss kritérium xx Technologický typ SIM? (zde 93) LAI Local Area Identity, identita místní zóny MCC Mobile Country Code, kód země (zde 234F = 324) MNC Mobile Network Code, kód sítě (zde 05 = 50) LAC Local Area Code, kód zóny (zde 0538) TXPWR Allowed Transmit Power, povolený přenosový výkon [dbm] RXAM Reception Accetable Minimal Level, minimální příjmová úroveň [dbm] C2 Cell-reselection kritérium BSPA multiframe je vlastnost sítě, která určuje, jak často se mobil musí přepínat na příjem. Rozsah je 2 až 9, nejběžnější sítě používají multifrane=6. Nižší hodnoty znamenají vyšší spotřebu. BA BCCH Allocation Režim bez hovoru (2/2) CH Číslo kmitočtového kanálu *) RL RXLEV přijímací úroveň [dbm] C1 Path-loss kritérium C2 Cell-reselection kritérium N NCC National Color Code, kód národní barvy (0-7) B BCC Base Station Color Code, kód BTS barvy (0-7) 6/7 2006/2007

7 S aktuální buňka 1-6 šest nejsilnějších sousedních buňek Režim během hovoru (1/2) Číslo běžného hovorového kanálu *) (000 = hopping) TS Time Slot (v kanálu se střídá 8 časových slotů) TA Timing Advance, časový předstih (1 jednotka = asi 3,66?s = asi 547 m) PL Power Level, výkonová úroveň pro přenos z mobilu do BTS [PL] RX Reception Level, příjmová úroveň běžného hovorového kanálu [dbm] CI Cell Identity, identita buňky (hex) S Synchronizační burst CO Číslo řídícího kmitočtového kanálu *) RX Reception Level, příjmová úroveň řídícího kanálu [dbm] F2 Coding algorithm (H1=HR, F1=FR, F2=EFR, FD=CSD data) LF Hodnota C1 při nepřerušovaném přenosu z BTS LS Hodnota C1 při přerušovaném přenosu z BTS QF Kvalita spojení při nepřerušovaném přenosu z BTS [% bit error rate] QS Kvalita spojení při přerušovaném přenosu z BTS [% bit error rate] LAI Local Area Identity, identita místní zóny MCC Mobile Country Code, kód země (zde 234F = 324) MNC Mobile Network Code, kód sítě (zde 05 = 50) LAC Local Area Code, kód zóny (zde 0538) Režim během hovoru(2/2) CH Číslo kmitočtového kanálu *) RXL RXLEV Reception Level [dbm] NCC National Color Code, národní barva (0-7) BCC Base Station Color Code, barva BTS (0-7) S aktuální buňka 1-6 šest nejsilnějších sousedních buňek *) Poznámka: Čísla kanálů GSM1800 jsou zobrazena nižší o hodnotu 337 7/7 2006/2007