Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas RF Automatizado para Teléfonos Celulares GSM

Transcripción

1 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Electrónica Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas RF Automatizado para Teléfonos Celulares GSM Por Federico J. Jiménez Baquero Sartenejas, Noviembre 2002

2 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Electrónica Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas RF Automatizado para Teléfonos Celulares GSM Por Federico J. Jiménez Texto revisado por Trina Pérez PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico Sartenejas, Noviembre 2002

3 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Electrónica Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas RF Automatizado para Teléfonos Celulares GSM PROYECTO DE GRADO presentado por Federico J. Jiménez Baquero RESUMEN La automatización es hoy en día uno de los aspectos más importantes en el proceso de desarrollo de la tecnología moderna. La creación de un banco automatizado de pruebas para teléfonos celulares GSM responde a las necesidades de la compañía Purple Labs S.A. dentro de su proceso de producción. Se creó un sistema capaz de analizar y reportar el desempeño de un terminal móvil en el área de radio frecuencia. Los principales instrumentos de medición que integran al banco de pruebas son: un tester de radiocomunicaciones, un analizador de espectro y dos generadores de señales. El control del banco de pruebas se realiza desde una computadora a la cual se conectan los equipos mediante un bus de comunicación GPIB descrito bajo el estándar ANSI/IEEE Se diseñó una interfaz en Visual C++, que recoge información sobre las pruebas que el usuario desea realizar y las ejecuta. La misma aplicación recoge los datos medidos en las pruebas realizadas y escribe un reporte que se visualiza en la aplicación MS Excel. Al poner en practica el banco de pruebas automatizado se aumento la eficiencia en el proceso de validación de un terminal móvil en hasta 7,6 veces. Considerando que pruebas realizadas a mano pueden tardar hasta una semana, automáticamente se realizan en una sola noche. De esta manera no se requiere de un empleado que haga maniobras repetitivas para medir el desempeño de un terminal móvil y se puede dar una mejor utilización al recurso humano en la compañía. Con esto se logra aumentar la productividad de la compañía y su desempeño en el mercado de alta tecnología. PALABRAS CLAVES Telecomunicaciones, comunicaciones móviles, automatización, VC++, radio frecuencia, validación, telefonía móvil, celulares, teléfonos, FTA, GSM, DCS. SARTENEJAS, NOVIEMBRE 2002 i

4 Índice de Contenidos ÍNDICE DE FIGURAS... VI ÍNDICE DE TABLAS... VIII 1 INTRODUCCIÓN PURPLE LABS S.A EL PROYECTO. OBJETIVOS ORGANIZACIÓN DEL LIBRO FUNDAMENTOS TEÓRICOS EL ESTÁNDAR GSM Estándares de Comunicación Celular Arquitectura de la Red GSM Mobil Station o MS Mobile Equipment Subscriber identity module Network Switching Center o MSS Mobile Switching Center o MSC Visitor Location Register o VLR Home Location Register o HLR Authentication Center o AuC Equipment Identity Register o EIR Network Management Subsystem o NMS Base Station Subsystem o BSS Base Station Controller o BSC Transcoder o TC Base Transceiver Station o BTS LA SEÑAL RF DEL SISTEMA GSM VALIDACIÓN DE UN TERMINAL MÓVIL ESTRUCTURA INTERNA DE UN TELÉFONO MÓVIL EL BUS GPIB Emisores, receptores y controladores El controlador del Sistema y el Controlador Encargado Direccionamiento GPIB Enviando mensajes a través del GPIB PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS La encapsulación La Herencia El Poliformismo EL MIDDLEWARE COM MULTITAREA PRUEBAS Y PROCEDIMIENTOS EQUIPOS DE LABORATORIO LAS PRUEBAS Prueba de Error de Fase y Error de Frecuencia Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba de Potencia de Salida del Transmisor y Sincronización del Pulso de Potencia Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Espectro RF de Modulación Definición ii

5 Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Espectro de Conmutación Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Nivel de Sensibilidad de Referencia Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Rango del nivel utilizable de entrada del receptor Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Indicador de la intensidad de la señal de radio Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba de Bloqueo Definición Especificaciones Prueba de la Tasa de error de bits Definición Equipos y herramientas necesarias Prueba de Corriente Máxima Definición Equipos y herramientas necesarias Prueba del Rechazo Co-Canal Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Rechazo del Canal Adyacente Definición Especificaciones Equipos y herramientas necesarias Prueba del Rechazo de Inter-modulación Especificaciones Equipos y herramientas necesarias METODOLOGÍA DE CALIBRACIÓN Calibración de la transmisión Calibración de la recepción CONEXIONES DISEÑO DEL BANCO AUTOMATIZADO RF TEST APPLICATION, LA INTERFAZ HOMBRE-MÁQUINA El menú File El menú CMD Config Pestaña Identification Pestaña Options Pestaña Channels El menú Calibrate MS Sub-Menú SPT2 y SPT2S Casilla Phase Frequency: Pestaña Measures: Pestaña Parameters: Pestaña Tolerances: Pestaña GSM TCH-PCL: Pestaña DCS TCH-PCL: Casilla Power Ramp: Pestaña Measures: iii

6 Pestaña Parameters: Pestañas Tolerances GSM 1 y 2: Pestaña Tolerances DCS 1 y 2: Pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla Spectrum Mod: Pestaña Parameters: Pestaña Tolerances: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla Spectrum Switch: Pestaña Parameters: Pestaña Tolerances: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla BER: Pestaña Measures: Pestaña Parameters: Pestaña Tolerances: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla Sensitivity level: Pestaña Parameters: Pestaña GSM TCH-PCL PCL y DCS TCH-PCL: Casilla RSSI: Pestaña Measures: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla Maximum Current: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla Rx In Level Range: Pestaña Parameters: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Casilla de Blocking Casilla de Co-Channel Rejection Casilla de Inter-Mod. Rejection Casilla de Adjacent Rejection Botón GO!! y la ejecución de las pruebas: LA ESTRUCTURA INTERNA DEL SOFTWARE Algoritmo de la Prueba de Bloqueo Módulos de Conexión con los equipos Conexión con Excel Utilización y recuperación de los datos Conexión con el puerto infrarrojo para la calibración RESULTADOS OBTENIDOS EN LA AUTOMATIZACIÓN DE LAS PRUEBAS CONCLUSIONES GLOSARIO REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS A. ANEXO A... A A.1 EL CMD A A.2 EL SME B A.3 EL HP B A.4 EL R C A.5 FILTRO DE GRIETA O NOTCH... D B. ANEXO B... E C. ANEXO C... F iv

7 D. ANEXO D... J E. ANEXO E... K F. ANEXO F... L G. ANEXO G... M H. ANEXO H... N I. ANEXO I... O v

8 Índice de Figuras Figura 1-1. SPT2, producto de Purple Labs S.A Figura 2-1. Arquitectura de una Red GSM Figura 2-2. Composición de la estación móvil Figura 2-3. Diagrama de bloques de un teléfono GSM Figura 2-4. Diagrama de bloques general para la transmisión Figura 2-5. Diagrama de bloques general para la recepción Figura 3-1. Tolerancias para el pulso de potencia Figura 3-2. Calibración de la transmisión Figura 3-3. Calibración en recepción Figura 3-4. Diagrama de conexión general Figura 3-5. Conexiones del teléfono al sistema utilizando un filtro de ranura Figura 3-6. Conexiones general del teléfono al sistema Figura 3-7. Conexiones generales del teléfono al sistema a través de una antena Figura 3-8. Conexiones para la calibración del teléfono en recepción y transmisión Figura 3-9. Conexiones para la calibración del sistema Figura 4-1. Ventana principal de la aplicación desarrollada Figura 4-2. Menú File Figura 4-3. Menú CMD Config Figura 4-4. Opciones de Entrada y Salida Figura 4-5. Parámetros de señalización, pestaña Identification Figura 4-6. Parámetros de señalización, pestaña Options Figura 4-7. Parámetros de señalización, pestaña Channels Figura 4-8. Sub-Menú SPT Figura 4-9. Sub-Menú SPT2S Figura Calibración en transmisión Figura Calibración en Recepción Figura Casilla de Phase Frequency Figura Prueba de Fase, pestaña Measures Figura 4-14.Prueba de Fase, pestaña Parameters Figura Prueba de Fase, pestaña Tolerances Figura Prueba de Fase, pestaña GSM TCH-PCL Figura Prueba de Fase, pestaña DCS TCH-PCL Figura 4-18.Casilla de Power Ramp Figura Prueba de Potencia, pestaña Measures Figura Prueba de Potencia, pestaña Parameters Figura Prueba de Potencia, pestañas Tolerances GSM 1 y Figura Prueba de Potencia, pestañas Tolerances DCS 1 y Figura 4-23.Casilla de Spectrum Mod Figura Prueba de Espectro de Modulación, pestaña Parameters Figura Prueba de Espectro de Modulación, pestaña Tolerances Figura Casilla de Spetrum Switch Figura Prueba de Espectro de Conmutación, pestaña Parameters Figura Prueba de Espectro de Conmutación, pestaña Tolerances Figura 4-29.Casilla de BER Figura Prueba Tasa de Error de Bits, pestaña Measures Figura Prueba Tasa de Error de Bits, pestaña Parameters Figura Prueba Tasa de Error de Bits, pestaña Tolerances Figura 4-33.Casilla de Sensitivity Level Figura Prueba de Nivel de Sensibilidad, pestaña Parameters Figura Casilla de RSSI Figura Prueba de RSSI, pestaña Measures Figura Casilla de Maximun Current Figura Casilla de Rx In Level Range vi

9 Figura Prueba de Rango Utilizable del Nivel de Entrada en el Receptor, pestaña Parameters Figura Casilla de Blocking Figura Ventana de configuración para la prueba de Bloqueo Figura Tolerancias para la prueba de bloqueo en GSM Figura Tolerancias para la prueba de bloqueo en DCS Figura Casilla de Co-Channel Rejection Figura Ventana de configuración de la prueba de rechazo co-canal Figura Casilla de Inter-Mod Rejection Figura Ventana de configuración de la prueba de rechazo de inter-modulación Figura Casilla de Adjacent Channel Figura Ventana de configuración de la prueba de rechazo de canal adyacente Figura Botón GO!! Figura Ventana de estado mientras se ejecutan las pruebas Figura Diagrama de flujo general de la aplicación Figura Interfaz Gráfica Figura Ciclo de vida de los objetos que ejecutan una prueba Figura Relación entre las clases que ejecutan una prueba Figura Diagrama de flujo seguido para ejecutar las pruebas, para GSM Figura Diagrama de flujo seguido para ejecutar las pruebas, para DCS Figura Estructura general de una prueba Figura A-1.CMD 55 de ROHDE&SCHWARZ... A Figura A-2. SME 03 de ROHDE&SCHWARZ... B Figura A-3. El HP8648 de Hewlett Packard... C Figura A-4. R3131 de Avantest... C Figura A-5. Respuesta en frecuencia de un filtro de ranura... D Figura A-6. Filtro de ranura... D vii

10 Índice de Tablas Tabla 2-1. Características de las señales GSM y DCS Tabla 2-2. Registro de la Dirección GPIB Tabla 2-3. Líneas de Handshake Tabla 2-4. Líneas de gestión Tabla 3-1. Equipos Utilizados Tabla 3-2. Requerimientos de potencia de salida del transmisor Tabla 3-3. Niveles de tolerancia para el pulso de potencia en GSM Tabla 3-4. Niveles de tolerancia para el pulso de potencia en DCS Tabla 3-5. Tolerancia para los niveles de potencia relativos a la potencia de la portadora Tabla 3-6. Tolerancia para los niveles de potencia Tabla 3-7. Rango de niveles de entrada Tabla 4-1. Variables de las pruebas a realizar Tabla 4-2. Definición del parametro RxQual Tabla 5-1. Cronograma de trabajo logrado Tabla 5-2.Configuración para la prueba del anexo D Tabla 5-3. Configuración para la prueba del anexo G Tabla 5-4. Configuración para la prueba del anexo H Tabla 5-5. Resultados obtenidos de la duración de las pruebas Tabla B-1. Clases de Implementación de la Interfaz Gráfica... E Tabla C-1. Descripción de las funciones que ejecutan las pruebas... F viii

11 1 Introducción 1.1 Purple Labs S.A. Purple Labs es un Equipo de expertos con una vasta experiencia en telefonía móvil. Están dedicados al desarrollo de productos de comunicación inalámbrica de tecnología de punta. Toda la tecnología utilizada es desarrollada por la compañía y en cooperación con sus socios. Desde el análisis de mercado, la definición y desarrollo, la integración y prueba, hasta el soporte para la producción en masa. Cubren toda la amplia gama de la cadena de desarrollo y entregan soluciones claves a precios competitivos. Un ejemplo de esto es el teléfono SPT2 de la Figura 1-1. Purple Labs fue creada a mediados del año 2001 bajo la dirección de un equipo de profesionales que venían trabajando en el desarrollo de terminales móviles desde hace 5 años. Actualmente cuenta con aproximadamente 60 empleados directos. La compañía tiene 4 departamentos principales: dirección, software, hardware e integración. La dirección se encarga de todo el proceso administrativo y de recursos humanos, el departamento de software se encarga de diseñar toda la programación interna del teléfono. El departamento de integración armoniza el proceso de desarrollo e integra todas las partes bajo un mismo diseño. El departamento de hardware tiene como tarea la creación y desarrollo de toda la electrónica asociada al teléfono. Este departamento tiene 2 secciones, banda base y RF. La pasantía fue realizada en este departamento en la sección de RF bajo la dirección de Pascal Fabre, manager RF. Figura 1-1. SPT2, producto de Purple Labs S.A. En la sección de RF nació la necesidad de aumentar la efectividad durante el desarrollo, y más específicamente en la verificación y prueba de los diseños que se están realizando. Antes del desarrollo del proyecto se realizaban estas verificaciones y pruebas a mano. Lo que resultaba un trabajo largo y tedioso, sobre todo cuando se quería probar un teléfono sobre diferentes frecuencias. Por ejemplo, si se quiere 1-1

12 probar un teléfono en la banda de GSM 900 Mhz, para la cual existen 124 canales de frecuencia, realizar una prueba en cada canal resulta un trabajo muy largo. Para ciertas pruebas que son extremadamente largas era necesario contratar los servicios de un laboratorio externo para que probara y midiera el desempeño de un diseño. Bajo esta necesidad nace el proyecto y se decide contratar a un pasante para que automatice todo el proceso de verificación y prueba de manera similar a como lo hace un laboratorio externo. 1.2 El Proyecto. Objetivos Se desea diseñar un banco de pruebas automatizado para el desarrollo de teléfonos GSM que realice diferentes pruebas y mediciones al nivel de RF y cuyos resultados sean recuperados desde una PC. Los objetivos propuestos son: Conocer cada una de las pruebas que se le aplicarán a los teléfonos (entenderlas a nivel teórico y saber aplicarlas a nivel práctico) Establecer una comunicación entre los diferentes aparatos de medición y una PC. Desarrollar una interfaz en la computadora que permita elegir los tipos de pruebas y los diferentes parámetros de cada una (por ejemplo, ejecutar una prueba X sobre un canal de frecuencia Y) Desarrollar una interfaz que permita recuperar los resultados para ser analizados. Aumentar la efectividad en el proceso de desarrollo de los teléfonos en el área de radio frecuencia. 1.3 Organización del libro El libro tiene una organización estructurada en 8 capítulos que permiten al lector comprender el proyecto de una manera eficaz. Se recomienda leer el libro de una forma lineal siguiendo el orden de su organización para una mejor comprensión. En el primer capítulo se describe la justificación del proyecto, así como sus propósitos y objetivos propuestos. Luego se continúa con la exposición de los fundamentos teóricos que lo sustentan. Se describe cómo funciona el sistema celular GSM, de manera que el lector pueda comprender el papel que juega el terminal móvil y cómo se comunica con el resto del sistema. También se explica cómo funciona el bus GPIB, que es la medula espinal del banco de pruebas diseñado, ya que permite la comunicación entre el computador controlador y todos los equipos que lo conforman. Se continúa con explicaciones de tecnologías informáticas que permitieron la construcción del software controlador, como los son: la programación orientada a objetos, el middleware COM y los procedimientos multitarea. Pasando al tercer capítulo se tienen las definiciones de todas las pruebas que se requirieron implementar, definiciones que se basan en los estándares de comunicación celular GSM. En el cuarto capítulo tenemos la descripción de la interfaz hombre-maquina que se desarrolló. También se explica cómo funciona el controlador del banco de pruebas que hace posible realizar mediciones y obtener sus resultados. Finalmente se hace una evaluación del desempeño del sistema y se sustenta con los resultados obtenidos. Con estos datos se da una conclusión final sobre el desarrollo del banco de pruebas automatizado y su impacto en el ámbito laboral de la compañía. 1-2

13 2 Fundamentos teóricos 2.1 El Estándar GSM [1]- [6] La idea de basar los sistemas móviles de radio en "celdas" apareció en Bell Laboratories (USA) a comienzos de Una celda o célula es un área geográfica determinada cubierta por una antena de transmisión. Entonces, la idea básica estaba en que un usuario pudiera desplazarse entre varias celdas sin perder o perturbar la comunicación. Sin embargo, no fue hasta la década de los ochenta que se utilizaron comercialmente. Durante los primeros años de la década de los 80, los sistemas analógicos de telefonía celular experimentaron un acelerado crecimiento en Europa, particularmente en los países Escandinavos y el Reino Unido. Hoy en día, los sistemas celulares siguen estando entre los sistemas de telecomunicaciones de más rápido crecimiento. Con el fin de unificar las diferentes tecnologías que habían surgido, la Conferencia Europea de Correo y Telecomunicaciones (CEPT), crea en 1982 el Groupe Special Mobile, con la finalidad de estandarizar la telefonía móvil en Europa bajo los siguientes criterios: Eficiencia en el uso del espectro. Roaming Internacional. Bajos costos en móviles y estaciones base. Buena calidad de voz. Compatibilidad con otros sistemas tal como ISDN. Capacidad de incorporar nuevos servicios. De la evolución de GSM, se puede notar que ya no es solo un estándar Europeo. En más de 80 países existen redes GSM operativas o planeadas. La rápida y crecida aceptación del sistema GSM puede verse con las siguientes cifras: 1.3 millones de subscriptores en todo el mundo para principio de Más de 5 millones de subscriptores en todo el mundo para principios de Más de 10 millones de subscriptores solo en Europa para Diciembre de A mediados del año 2000, ya había 500 millones de usuarios en todo el mundo 2-1

14 2.1.1 Estándares de Comunicación Celular Las principales técnicas de acceso al medio para la comunicación celular que están desarrolladas actualmente son: Frequency Division Multiple Access, F D M A Space Division Multiple Access, S D M A Time Division Multiple Access, T D M A Code Division Multiple Access, C D M A Las tecnologías más importantes para nosotros son FDMA y TDMA, por que en ellas se basa GSM. La tecnología FDMA separa el espectro de frecuencia en varias bandas, llamadas canales, que se distribuyen entre los usuarios utilizando una frecuencia para hablar y otra para escuchar. Haciendo uso de ésta tecnología se logra organizar el espectro de frecuencias para distribuirlo entre diversos usuarios. Sin embargo, se vio limitada muy rápidamente debido al gran aumento de la demanda de nuevos usuarios. Se estaba limitado al número de frecuencias disponibles; ya que el espectro está limitado en ancho de banda. Para incrementar la capacidad de la red, se pensó en dividir no solamente el espectro en varias frecuencias, sino dividir cada frecuencia en varios intervalos de tiempo. En esto se basa TDMA. Originalmente sólo se podía mantener una conversación por cada dos frecuencias, mientras que haciendo uso de esta tecnología se puede tener varias conversaciones que utilizan la misma frecuencia en una misma celda o espacio. En GSM, una banda de frecuencia de 25 MHz se divide utilizando FDMA, en 124 frecuencias portadoras, separadas entre si por 200 khz. Luego, cada frecuencia portadora se divide utilizando el esquema TDMA. Este esquema divide el canal de radio en 8 ranuras de tiempo o timeslots. Una ranura representa la unidad de tiempo en el esquema TDMA, y dura aproximadamente ms. Una trama TDMA esta formada por 8 ranuras y dura ms Arquitectura de la Red GSM Los principales elementos de una red GSM son (ver Figura 2-1): Mobile Station MS (Estación Móvil) Network Swiching Subsystem NSS (Subsistema de Conmutación de la Red) Base Station Subsystem BSS (Subsistema de la Estación Base) Network Management Subsystem NMS (Subsistema de Manejo de la Red) 2-2

15 Figura 2-1. Arquitectura de una Red GSM Se definen entre los subsistemas dos interfases: entre el NSS y el BSS esta la interfase A, y entre el MS y el BSS esta la interfase AIR Mobil Station o MS El MS, que también puede ser llamado terminal móvil, se refiere al usuario y está compuesto por los siguientes elementos (ver Figura 2-2): Mobile Equipment Es el equipo a través del cual el usuario se conecta a la red GSM. Puede ser un teléfono fijo, publico inalámbrico o teléfono móvil Subscriber identity module Consiste en una tarjeta inteligente la cual identifica al usuario. Insertando la tarjeta SIM dentro del terminal, el usuario tendrá acceso a todos los servicios subscritos. Sin esta tarjeta, el terminal no estará operativo. La tarjeta SIM está protegida por un número de Identificación Personal (PIN) de cuatro dígitos. La tarjeta SIM contiene algunos parámetros del usuario que permiten identificarlo ante el sistema, tal como la Identidad Internacional de Subscriptor Móvil (IMSI) Network Switching Center o MSS El NSS es el elemento del sistema que se encarga del manejo de las llamadas, servicios y la interconexión de usuarios. A su vez esta compuesto por los siguiente elementos: Mobile Switching Center (MSC) (Centro de Conmutación Móvil) Visitor Location Register (VLR) (Registro de Abonado Visitante) Home Location Register (HLR) (Registro de Abonados Locales) 2-3

16 Authentication Center (AuC) (Centro de Autentificación) Equipment Identity Register (EIR) (Registro de Identificación de Equipos) Figura 2-2. Composición de la estación móvil Mobile Switching Center o MSC Es el elemento más importante del NSS desde el punto de vista de control de llamadas. Éste es responsable del control de llamadas, de control de las funciones del BSS, conexión con otras redes, etc Visitor Location Register o VLR Provee una casilla local para todas las variables y funciones necesarias para manejar llamadas, desde y hacia el subscriptor móvil. La información relacionada a un subscriptor permanece en el VLR mientras el subscriptor siga de visita en el área de control asociada a ésta. Las funciones principales del VLR son el manejo de los datos y servicios de los subscriptores, manejo de movilidad y manejo de seguridad. Por lo general el VLR es implementado junto al MSC para que el área bajo control del MSC sea la misma que la del VLR Home Location Register o HLR Es una gran base de datos en donde se encuentra almacenada permanentemente toda la información de los subscriptores. La función principal del HLR es el manejo de los datos de los subscriptores, estadísticas y movilidad de los mismos. 2-4

17 Authentication Center o AuC Es utilizado para propósitos de seguridad. Se encarga de proveer los parámetros necesarios para funciones de autenticación y encriptamiento, los cuales ayudan a verificar la identidad del usuario Equipment Identity Register o EIR Este también es utilizado para propósitos de seguridad. Consiste en un registro el cual posee información acerca de los equipos móviles, es decir, posee una lista de terminales validos. Cada terminal es identificado por su Identidad Internacional de Equipo Móvil (IMEI). Una función es prohibir llamadas desde teléfonos robados o no autorizados Network Management Subsystem o NMS El Centro de Operaciones y Mantenimiento o OMC (Operation and Manteince Center) es el único elemento de este subsistema. Es una herramienta poderosa para el manejo de la red digital celular GSM. El OMC posee una gran variedad de soluciones para las necesidades del manejo de la red, lo que brinda valores agregados a la operación de redes celulares digitales Base Station Subsystem o BSS Está encargada de manejar la comunicación entre el terminal móvil y el NSS; contiene los siguientes elementos: Base station Controler (BSC) Base Transceiver Station (BTS) Transcoder (TC) Entre las funciones del subsistema tenemos las siguientes: Control de la red de radio Establecer la conexión entre el MS y el NSS Mantener el contacto con el MS Encriptamiento de datos del terminal móvil. Procesamiento y transcodificación de la voz Señalización de la interfaz A y Air Recolección de datos estadísticos sin procesar Base Station Controller o BSC Es el elemento de red central del BSS y su función es controlar la red de radio. Se encarga de realizar los handover o traspasos del control de llamadas entre celdas cuando un usuario se mueve, los saltos de frecuencia o Frecuency hopping y controlar los niveles de potencia, establecer la conexión entre el MS y la NSS, recolectar la data estadística y sirve de soporte de señalización de la interfaz A y aire (Air). 2-5

18 Transcoder o TC Es el elemento de la BSS que se encarga de transcodificar la voz, es decir, convierte la voz de un formato de código digital a otro distinto, y viceversa, con el fin de ser compatible con otras redes, como la red pública Base Transceiver Station o BTS Una BTS es el componente donde se lleva a cabo la transmisión y la recepción de la señal, entre el terminal móvil y la red. Su potencia de transmisión define el tamaño de la celda. Esta es propiamente la radio base. Se encarga de procesar la voz y mandarla codificada a una BSC. 2.2 La señal RF del sistema GSM [7] El sistema GSM actual se puede dividir en tres subsistemas de comunicación GSM, DCS y PCS, dependiendo de la frecuencia de transmisión de su señal RF. GSM se reserva sólo para las frecuencias de 900 MHz, DCS para las frecuencias de 1800 MHz y PCS para las frecuencias de 1900 MHz. Las tres funcionan bajo la misma arquitectura y bajo el mismo sistema, la única diferencia está en la frecuencia de transmisión entre la radio base y el terminal móvil. Sin embargo es muy común utilizar el término GSM para llamar a todo el sistema incluyendo las tres bandas de frecuencias, e identificándolas, GSM 900 MHz, GSM 1800 MHz, y GSM 1900 MHz. En la Tabla 2-1 podemos apreciar un resumen de las características de las señales GSM y DCS. Como se puede ver, la diferencia se encuentra en la banda de frecuencia de transmisión, el número de canales y que para DCS el tamaño de una celda en menor, debido a que la señal se degrada más rápidamente que en GSM por tener una frecuencia mayor. Ambas señales son digitales y están moduladas en GMSK a la frecuencia de la portadora. Tabla 2-1. Características de las señales GSM y DCS GSM DCS Banda de frecuencia MHz MHz MHz MHz Numero de intervalos de tiempo 8 8 por trama TDMA Numero de portadoras Frecuencia de las portadoras f = *n; para 0<n<125 f = *(n-512); para 511<n<886 Espacio duplex 45 MHz 95 MHz Velocidad de modulación 271 kbits/s 271 kbits/s Radio de una celda 0.3 a 30 Km 0.1 a 4 Km Modulación GMSK GMSK 2-6

19 Haciendo uso del medio físico se establecen canales para la transmisión de la información. Existen dos tipos de canales: físicos y lógicos. Un canal físico es una combinación de una frecuencia portadora y una ranura de tiempo (timeslot) específicas. Un canal lógico viene de la estructuración y organización de la información transmitida o recibida a través de un canal físico. En el sistema GSM un canal físico lleva la información de varios canales lógicos. Existen dos tipos de canales lógicos: de tráfico, que están destinados a llevar información de la voz; y de control, que llevan datos de sincronización y de señalización. 2.3 Validación de un terminal Móvil Para la validación de un terminal móvil es necesario que se cumpla con todos los requerimientos del estándar GSM. Para ello existe una prueba internacionalmente conocida como FTA (Full Type Approval o aprobación de tipo completo), en ella se pone a prueba todo el teléfono en los aspectos de software y hardware. El apéndice I contiene las especificaciones de las pruebas GSM que el teléfono debe superar (archivo TS V5.4.0.PDF). Para nuestro caso el interés principal son las pruebas de radio frecuencia, es decir, los apartados 12, 13 y Estructura interna de un teléfono móvil El teléfono celular esta compuesto globalmente por un microcontrolador, un procesador digital de señales, un procesador de señales analógico, una radio RF y el sistema de alimentación (ver Figura 2-3). El elemento principal es el microcontrolador que se encarga de coordinar todas las partes del teléfono, supervisar y gestionar los procesos de comunicación y mantiener la interacción con el usuario. El procesador de señales digital realiza la codificación y decodificación de la voz. El procesador de señales analógico es encargado de la modulación y demodulación GMSK. La radio RF modula y demodula para enviar o recibir una señal en radio-frecuencia en la banda de comunicación que se está utilizando. Finalmente el sistema de alimentación mantiene un voltaje constante para que la circuitería funcione correctamente. Cuando se está en una conversación el micrófono del teléfono capta la voz y la transforma en una señal eléctrica que es enviada al procesador de señales digital. Éste la digitaliza, la codifica y organiza los datos que van a ser enviados a través de la red GSM. Luego esta señal ya digitalizada pasa al procesador de señales analógico y la modula en GMSK. En este momento la señal está casi lista para ser enviada a la red, sólo que todavía se encuentra en bandabase. En el bloque de radio RF se traslada a la frecuencia según la norma GSM. El último eslabón en la cadena de transmisión del teléfono es la antena que físicamente transmite la señal modulada hacia la estación base (ver Figura 2-4). Para la recepción el proceso es exactamente el contrario (ver Figura 2-5). Comenzando por la recepción de la señal en radiofrecuencia por la antena, se transmite hacia la radio para ser llevada a bandabase. Una vez que la señal llega al procesador analógico de señales se demodula en GSMK para ser llevada al procesador digital de señales. Éste 2-7

20 decodifica la información recibida y pasa la información de voz hacia el altoparlante para que sea escuchada por el usuario. Figura 2-3. Diagrama de bloques de un teléfono GSM Figura 2-4. Diagrama de bloques general para la transmisión 2-8

21 Figura 2-5. Diagrama de bloques general para la recepción 2.5 El bus GPIB [8] El estándar ANSI/IEEE es también conocido como "General Purpuse Interface Bus" o Bus de Interfaces para Propósitos Generales, en español. El estándar describe una interfaz para la comunicación entre instrumentos y controladores de varias marcas del mercado definiendo características y especificaciones eléctricas, mecánicas y funcionales. El GPIB es un bus digital, con una interfaz de 8 bits de datos a una tasa de transferencia de 1 Mbyte/s o mayor y con 3 líneas para el handshake. El bus soporta un controlador del sistema, que es usualmente una computadora, y hasta 14 instrumentos adicionales. El estándar ANSI/IEEE extiende al IEEE definiendo un protocolo de comunicación en el bus, estándares comunes de códigos de datos y formatos, y un estándar genérico de comandos comunes Emisores, receptores y controladores Los dispositivos GPIB pueden ser emisores, receptores y controladores. Un emisor envía mensajes de datos, mientras que los receptores los recuperan. Los Controladores, usualmente una PC, manejan el flujo de información en el bus, definen los enlaces de comunicación y envía comandos GPIBs a los dispositivos. Algunos dispositivos son capaces de tener más de un rol. Por ejemplo, un voltímetro digital puede ser un emisor al recibir comandos y un receptor al enviar datos medidos El controlador del Sistema y el Controlador Encargado En el bus se puede tener mas de un controlador, pero solo uno puede estar activo a la vez, llamado Controlador Encargado, (CIC, Controler-IN-Charge). El CIC puede estar activado o en modo de espera (stand-by). De igual manera el control puede pasar de un CIC a un controlador inactivo, mas solo el Controlador del Sistema puede hacerse CIC por sí mismo. 2-9

22 2.5.3 Direccionamiento GPIB Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas Automatizado Todos los dispositivos GPIB deben tener asignada una única dirección GPIB. La dirección esta dividida en dos partes: una dirección primaria y una secundaria. La dirección primaria es un numero en un rango de 0 a 30. El controlador usa esta dirección para formar una dirección de emisor o receptor que es enviada a través del bus cuando se comunica con otro dispositivo. En la Tabla 2-1 vemos la organización del registro de dirección GPIB de un dispositivo. Los bits 5 y 6 indican si el dispositivo es de emisión o de recepción y los bits de 0 a 4 indican la dirección primaria o identificador. Una dirección de emisor se forma al poner el alto el bit 6, el bit TA (Talk Active, en ingles o emisión activa) del registro de dirección. Una dirección de receptor es formada al poner en alto el bit 5, el bit LA (Listen Active, en ingles o recepción activa) del registro de dirección. Por ejemplo, si un dispositivo tiene la dirección primaria 1, el controlador le envía 0x41h (en hexadecimal es la dirección primaria 1 con el bit 6 en alto) para fijar un dispositivo como emisor. Tabla 2-2. Registro de la Dirección GPIB Numero de Bit Significado 0 TA LA Dirección primaria Con algunos dispositivos, se puede configurar una dirección secundaria. Una dirección secundaria esta comprendida entre el rango 0x60h y 0x7Eh en hexadecimal. Cuando se utiliza el direccionamiento secundario, el controlador envía una dirección primaria seguida por la dirección secundaria. La dirección segundaria no es usada para expandir el número de dispositivos que se pueden conectar al bus sino más bien para organizarlos en módulos o conjuntos Enviando mensajes a través del GPIB Los dispositivos del bus se comunican enviando mensajes. Las señales y las líneas transmiten este mensaje a través de la interfaz GPIB, la cual consta de 16 líneas de señales y 8 líneas de tierra o retorno. A continuación serán discutidas las líneas de transmisión. Líneas de Datos: existen 8 líneas de datos, desde DIO1 hasta DIO8, que llevan tanto datos y mensajes de comandos. Líneas de Handshake: las líneas de handshake son 3 líneas asíncronas que controlan los flujos de información y de los bytes de los mensajes entre los dispositivos. Este es un proceso que garantiza que los dispositivos envíen y reciban los mensajes sin error. La Tabla 2-3 tiene la descripción de cada una de esta líneas. Líneas de Gestión de la Interfaz: las cinco líneas descritas en la Tabla 2-4 manejan el flujo de información a través del bus. 2-10

23 Línea NRFD (Not ready for data, No listo para datos) NDAC (Not data accepted, datos no aceptados) DAV (data valid, datos validos) Tabla 2-3. Líneas de Handshake Descripción Indica si el dispositivo se encuentra listo/no listo para recibir bytes de mensajes. También es utilizado por el emisor para transferencias GPIB de alta velocidad El dispositivo receptor ha aceptado/no aceptado un mensaje El dispositivo receptor indica que las líneas de transmisión de datos son estables (validas) Línea ATN (attention, atención) IFC (Interface clear, Interfaz libre) REN (remote enable, permitir modo remoto) EOI (End or identify, Fin o identificación) SRQ (Service Request, demanda de servicio) Tabla 2-4. Líneas de gestión Descripción El dispositivo controlador lleva la línea ATN a verdadero cuando envía comandos y a falso cuando envía datos. El controlador del sistema maneja la línea IFC para inicializar el bus y autonombrarse Controlador en cargo El controlador del sistema maneja la línea REN para llevar a otros dispositivos a un modo de programación remoto o local Se utiliza para identificar el último byte de información enviada o para identificarse ante el controlador del sistema cuando este lo solicite. Se utiliza para notificar al controlador en cargo que el equipo necesita de algún servicio. 2.6 Programación Orientada a Objetos [9] El concepto principal en la programación orientada a objetos es el concepto de clase. Una clase es una estructura donde está especificado su comportamiento mediante métodos (funciones) y atributos (datos). De una misma clase se pueden crear varios objetos, por ejemplo, de la clase CUADRADO, podemos tener los objetos GRANDE y PEQUEÑO, siendo cada uno un objeto diferente, diferenciándose en el atributo TAMAÑO o COLOR. Sin embargo responden a la misma manera cuando se ejecutan sus funciones, por ejemplo DIBUJAR. De esta manera se dibuja el cuadrado en la pantalla, con sus diferentes características propias de cada objeto. La programación orientada a objetos se basa en tres principios fundamentales: encapsulación, herencia y poliformismo. 2-11

24 2.6.1 La encapsulación La encapsulación es el término formal que describe la relación entre los métodos (funciones dentro de un objeto) y los atributos ( datos asociados al objeto ). El acceso a los datos que describen al objeto (o atributos) es permitido sólo a través de los métodos asociados al objeto. En teoría ninguna otra parte de la aplicación puede operar directamente con los atributos si no es a través de los métodos. La comunicación entre diferentes objetos se realiza a través de mensajes. Estos mensajes no son más que la respuesta a una petición a través de un método La Herencia La programación orientada a objetos anima a los desarrolladores a que piensen en las aplicaciones en términos abstractos. Las aplicaciones son construidas pensando en conjuntos de objetos y en la manera de interrelacionarse entre sí. Los métodos que ofrece la clase proporcionan un modo de crear elementos reusables. La herencia es una forma para compartir métodos y datos entre objetos permitiendo de ese modo establecer una relación jerárquica entre clases. La herencia constituye la base para crear conjuntos de componentes re-usables dado que un objeto hijo hereda de la clase padre sus métodos y atributos. Por ejemplo si tenemos las clases CAUCHO DE BICICLETA y CAUCHO DE CARRO, ambas pueden heredar las funciones y atributos de una función más general CAUCHO y agregar a cada clase las funciones y atributos que la establezcan como DE BICICLETA o DE CARRO El Poliformismo Los objetos actúan en respuesta a varios mensajes que reciben. El mismo mensaje puede dar lugar a acciones totalmente distintas cuando es recibido por diversos objetos. Mediante el polimorfismo los detalles de implementación se dejan al objeto en cuestión. Esto quiere decir que dos objetos diferentes pueden tener dos funciones diferentes pero con el mismo nombre, un ejemplo sencillo para ilustrar este concepto: si tenemos a la clase LEON y la clase VACA, ambos poseen la función COMER. Sin embargo es bien diferente para cada uno, el LEON es carnívoro y la VACA vegetariana. 2.7 El middleware COM 9 COM es el middleware de objetos de Microsoft. El middleware es una capa intermedia, de ahí su nombre, que se creó entre el hardware y el software (o las aplicaciones) con el fin de poder comunicar varias aplicaciones o varios softwares entre sí. Aunque forma parte del software se encuentra en un nivel inferior al nivel de las aplicaciones. Puede ser visto como un bus de comunicaciones, en el cual se conectan diversos objetos a través de una interfaz y se les permite dialogar e intercambiar información entre sí. Por ejemplo el middleware COM permite copiar un grafico de MS EXCEL en el editor de texto MS WORD y manipularlos conjuntamente. Los objetos que se conecten al BUS pueden funcionar como clientes o servidores, así los clientes demandarán información o servicios que ofrecen los servidores. Todo el proceso de comunicación se lleva a cabo a través de la interfaz que conecta al objeto con el middleware. 2-12

25 2.8 Multitarea [10] Las aplicaciones multitareas poseen grandes ventajas sobre las simples aplicaciones secuenciales. Una aplicación multitarea puede ser vista como un conjunto de aplicaciones simples secuenciales ejecutándose a la misma vez, todas trabajando bajo un mismo proceso. Esto permite hacer largos cálculos en una tarea mientras que otra mantiene una interacción con el usuario. La gran mayoría de las aplicaciones que trabajan sobre Windows son multitarea y tienen un conjunto de tareas obreras que se encargan de hacer los cálculos o de tratar los datos, mientras existe otra que se encarga de la interfaz con el usuario y la interacción hombre-maquina. Sin embargo todas las tareas trabajan conjuntamente y coordinadamente, dentro del mismo proceso o aplicación. Así se le da la impresión al usuario de transparencia y que todo se ejecuta bajo una misma unidad. 2-13

26 3 Pruebas y procedimientos 3.1 Equipos de Laboratorio Los equipos de laboratorio que se necesitaron para construir el banco de pruebas fueron: dos generadores de señales, un analizador de espectro, un tester de radio comunicación digital y dos filtros de ranura, uno para GSM y otro para DCS. En la Tabla 3-1 se encuentran los equipos que se utilizaron, para mayor información sobre los equipos individuales ver el anexo A. Tabla 3-1. Equipos Utilizados Tipo de Equipo Modelo Usado Generador de Frecuencia ROHDE&SCHWARZ SME 03 Generador de Frecuencia HP8648 Analizador de Espectro ADVANTEST R3131 Tester de Radio Comunicación Digital ROHDE&SCHWARZ CMD 55 Filtro de Ranura Filtro K&L para banda GSM Filtro de Ranura Filtro K&L para banda DCS 3.2 Las Pruebas [11] A continuación se presentan los requerimientos y especificaciones para cada una de las pruebas que se necesitan automatizar. Las definiciones de las pruebas han sido extraídas de la especificación GSM: Prueba de Error de Fase y Error de Frecuencia Definición Se definen el error de fase y el error de frecuencia: El error de fase es la diferencia en fase entre la transmisión RF del terminal móvil y la transmisión teórica de acuerdo con la modulación utilizada, después de haber ajustado el efecto del error de frecuencia. El error de frecuencia es la diferencia en frecuencia, después de haber ajustado el efecto de la modulación y el error de fase, entre la transmisión RF del teléfono y alguna de las siguientes: - La transmisión RF de la estación base, o - La frecuencia nominal para el canal utilizado Especificaciones Éste test debe ser realizado para GSM y DCS, bajo condiciones normales y condiciones extremas (voltaje, temperatura, vibración) en canales de frecuencia bajo, medio y alto, con un PCL mínimo, ideal y máximo. Esto es válido para todas las demás pruebas. Los requerimientos para esta prueba son los siguientes: Para GSM: El error de frecuencia debe estar entre +/- 88 Hz. El error pico de fase debe ser menor a

27 El error RMS de fase debe ser menor a 5. Para DCS: El error de frecuencia debe estar entre +/- 171 Hz. El error pico de fase debe ser menor a 20. El error RMS de fase debe ser menor a Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba de Potencia de Salida del Transmisor y Sincronización del Pulso de Potencia Definición La potencia de salida es el valor promedio de la potencia entregada a una antena artificial o radiada por el terminal móvil, sobre el tiempo en que los bits de información útil de un pulso de potencia son transmitidos. Un pulso de potencia es la variación de potencia que se produce en el teléfono para poder transmitir bits de información durante un determinado tiempo. Este pulso de potencia, también llamado rampa de potencia, tiene que estar dentro de los límites expuestos en la Figura Especificaciones Para la potencia promedio de salida se deberá respetar los valores especificados en la Tabla 3-2. La diferencia de potencia de salida del transmisor de dos PCL adyacentes no deberá ser inferior a 0.5 db ni superior a 3.5 db Para el pulso de potencia se deberán respetar los limites de la Figura 3-1. Se expresa en dbc dado que se mide con respecto a la potencia nominal de la portadora o potencia promedio (dbc, db-carrier). En la Figura 3-1 los niveles L1, L2 y L3 dependen de los valores de las Tabla 3-3 y Tabla 3-4 según sea el caso. Hay que hacer notar que los niveles L2 y L3 tienen dos valores: uno en dbc y otro en dbm; se debe tomar el que sea más elevado. Los valores en dbc varían por cada medición según la variación de la potencia promedio, por eso los límites han de ser determinados dinámicamente. También se toma en cuenta que el límite L1 varía según el PCL utilizado. Por ejemplo, según la Tabla 3-3 para L3 el límite es 59 dbc con respecto a la potencia promedio o 36 dbm absolutos. Entonces, haciendo un supuesto de que existe un valor de la potencia promedio igual a 33 dbm podríamos tener la siguiente cuenta: L3 = 33 dbm + (- 59) dbc = -23 dbm ó L3 = -36 dbm. Como es evidente L3 = -23 dbm es el mayor y se toma como máximo permitido. 3-2

28 PCL Tabla 3-2. Requerimientos de potencia de salida del transmisor Potencia de salida del transmisor (Máx. dbm) GSM Tolerancias (-/+ db) Condiciones Condiciones normales extremas Potencia de salida del transmisor (Máx. dbm) DCS Tolerancias (-/+ db) Condiciones normales Condiciones extremas Figura 3-1. Tolerancias para el pulso de potencia 3-3

29 Tabla 3-3. Niveles de tolerancia para el pulso de potencia en GSM PCL 5 to to 19 L1-6 db -4 db -2 db -1 db L2 (-30 dbc) -17 dbm -17 dbm -17 dbm -17 dbm L3 (-59 dbc) -36 dbm -36 dbm -36 dbm -36 dbm Tabla 3-4. Niveles de tolerancia para el pulso de potencia en DCS PCL 0 to to 15 L1-6 db -4 db -2 db -1 db L2 (-30 db) -20 dbm -20 dbm -20 dbm -20 dbm L3 (-48 db) -48 dbm -48 dbm -48 dbm -48 dbm Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba del Espectro RF de Modulación Definición El espectro RF de salida de modulación es la relación entre un offset de frecuencia relativo a la portadora y la potencia en ese punto, medida en un ancho de banda y tiempo especifico, producida por el terminal móvil debido a los efectos de modulación Especificaciones Los valores relativos de potencia con respecto a la potencia de la portadora no deberán sobre pasar los niveles indicados en la Tabla 3-5 para cada uno de los offset de frecuencia. Tabla 3-5. Tolerancia para los niveles de potencia relativos a la potencia de la portadora Offset desde la Portadora (khz) -/ / / / / / / /+6000 GSM Nivel de potencia con relación a la portadora (dbc) Offset desde la Portadora (khz) -/ / / / / / / /+6000 DCS Nivel de potencia con relación a la portadora (dbc)

30 Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba del Espectro de Conmutación Definición El espectro RF de salida de conmutación es la relación entre un offset de frecuencia relativo a la portadora y la potencia en ese punto, medida en un ancho de banda y tiempo especifico, producida por el terminal móvil debido a los efectos de la rampa de potencia (rampa de potencia, ver apartado 3.2.2) Especificaciones Los valores relativos de potencia con respecto a la potencia de la portadora no deberán sobre pasar los niveles indicados en la Tabla 3-6 para cada una del offset de frecuencia. GSM DCS Tabla 3-6. Tolerancia para los niveles de potencia Offset desde la Portadora (khz) Nivel de potencia absoluto (dbm) con PCL 5 Nivel de potencia absoluto (dbm) con los demás PCL Offset desde la Portadora (khz) Nivel de potencia absoluto (dbm) con PCL 5 Nivel de potencia absoluto (dbm) con los demás PCL -/ / / / / / / / Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba del Nivel de Sensibilidad de Referencia Definición El nivel de sensibilidad de referencia es el nivel de potencia de la señal recibida para el cual existe una tasa de error de bits igual a 2,44%. Si existe una tasa de error de bits mayor a 2,44% la comunicación es considerada como mala Especificaciones El máximo nivel permitido para la sensibilidad es de 102 dbm tanto para GSM como DCS. 3-5

31 Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba del Rango del nivel utilizable de entrada del receptor Definición El rango del nivel utilizable de entrada del receptor es un conjunto de niveles de potencia recibida para los que la tasa de error de bits se encuentra dentro de los limites especificados Especificaciones Los requerimientos para esta prueba son los siguientes: Tabla 3-7. Rango de niveles de entrada GSM Rango del nivel de entrada (dbm) RBER De -82 a % De -40 a % DCS Rango del nivel de entrada (dbm) RBER De -82 a % De -40 a % Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba del Indicador de la intensidad de la señal de radio Definición El indicador de la intensidad de la señal de radio es el nivel de potencia reportado por el terminal móvil sobre el nivel de potencia que esta recibiendo Especificaciones La diferencia entre el nivel de potencia reportado por el terminal móvil y el nivel de potencia recibido no deberá sobre pasar 2 db Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) 3-6

32 3.2.8 Prueba de Bloqueo Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas Automatizado Definición El bloqueo es una medida de la habilidad del receptor de recibir una señal deseada en presencia de una señal no deseada, en las frecuencias no cercanas a la portadora, sin exceder una determinada degradación. Se basa en medir el nivel de potencia de la señal no deseada para el cual la tasa de error de bits es de 2,44 % Especificaciones Los requerimientos para esta prueba son los siguientes: El nivel de potencia recibido por el terminal móvil será el nivel de sensibilidad de referencia (-102 dbm) más 3 db. El bloqueo debe ser medido en frecuencia desde 100 KHz hasta 12,75 GHz Partiendo desde 100KHz se realiza una medida cada 200 KHz. Se obvian las frecuencias a un offset de +/- 600 MHz, no incluidos, de la frecuencia de la portadora. Equipos y herramientas necesarias CMD 55 SME 03 Filtro de grieta Prueba de la Tasa de error de bits Definición La tasa de error de bits es la relación entre el número de bits erróneos recibidos y el número total de bits recibidos. Esta no es una prueba que está dentro de las especificaciones FTA, sin embargo, se incluye porque es una prueba necesaria para medir el desempeño de la transmisión del teléfono Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) 3-7

33 Prueba de Corriente Máxima Definición La prueba de corriente máxima consiste en medir el consumo de corriente máximo utilizado por el terminal móvil al establecer una comunicación. Esta no es una prueba que está dentro de las especificaciones FTA, sin embargo, se está incluyendo por que este parámetro es útil durante el proceso de desarrollo Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Prueba del Rechazo Co-Canal Definición La prueba de rechazo co-canal es una medida de la capacidad del receptor de recibir una señal modulada deseada sin exceder una determinada degradación en presencia de una señal modulada no deseada, ambas a la frecuencia nominal del receptor Especificaciones Los requerimientos para esta prueba son los siguientes: El nivel de potencia de la señal deseada recibida por el terminal móvil será el nivel de sensibilidad de referencia (-102 dbm) más 20 db, mientras que el nivel de potencia de la señal no deseada o interferencia debera ser igual o menor al nivel de sensibilidad de referencia (-102 dbm) más 9 db. La degradación de la señal no deseada deberá ser tal que no permita a la tasa de error de bits sobre pasar el limite de 2,44% Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Generador de señales (SME 03) 3-8

34 Prueba del Rechazo del Canal Adyacente Definición Esta es una prueba que mide la capacidad de un receptor de recibir una señal modulada deseada sin exceder una degradación determinada ante la presencia de una señal modulada no deseada en el canal adyacente. Esta prueba se subdivide en dos tipos: canal adyacente en frecuencia y en tiempo. Nos referiremos al tipo de prueba en frecuencia a lo largo de todo el documento Especificaciones Los requerimientos para esta prueba son los siguientes: El nivel de potencia de la señal deseada recibida por el terminal móvil será el nivel de sensibilidad de referencia (-102 dbm) más 20 db. Se realizara la prueba para los canales adyacentes (+/- 200 KHz de la portadora) y los canales alternados (+/- 400 KHz de la portadora). Para los canales adyacentes el nivel de potencia de la interferencia deberá ser igual o inferior al nivel de potencia de la señal deseada más 9 db. Para los canales alternados el nivel de potencia de la interferencia deberá ser igual o inferior al nivel de potencia de la señal deseada más 41 db. La degradación de la señal no deseada deberá ser tal que no permita a la tasa de error de bits sobre pasar el límite de 2,44% Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Generador de señales (SME 03) Prueba del Rechazo de Inter-modulación El rechazo de intermodulación es una medida de la capacidad del receptor de recibir una señal modulada deseada sin exceder una determinada degradación en la presencia de dos o más señales no deseadas que poseen una relación especifica con la frecuencia de la señal deseada Especificaciones Los requerimientos para esta prueba son los siguientes: El nivel de potencia de la señal deseada recibida por el terminal móvil será el nivel de sensibilidad de referencia (-102 dbm) más 4 db. 3-9

35 La primera señal de interferencia se localiza a +/ KHz de la frecuencia de la señal deseada. La segunda señal de interferencia se localiza a +/- 800 KHz de la frecuencia de la señal deseada. Ambas utilizando el símbolo + o - a la misma vez. El nivel de potencia de la interferencia conjunta deberá ser mayor o igual a 49 dbm. La degradación de la señal no deseada deberá ser tal que no permita a la tasa de error de bits sobre pasar el límite de 2,44% Equipos y herramientas necesarias Tester de radiocomunicación digital (CMD 55) Generador de señales (SME 03) Generador de señales (HP 8648C) 3.3 Metodología de Calibración En este apartado se describe el procedimiento a seguir a la hora de calibrar un terminal móvil. Con la calibración lo que se busca es que el terminal móvil pueda reconocer de una manera acertada la potencia que esta recibiendo o enviando. Para la calibración es necesario acceder a la memoria EEPROM del teléfono para cambiar los diversos parámetros de la transmisión y recepción. Para ello se utiliza el puerto infrarrojo del teléfono. Por otro lado es necesario un equipo que permita medir y analizar las señales enviadas por el teléfono y que pueda enviar señales precisas que el teléfono pueda reconocer sin ambigüedad, por ejemplo el CMD Calibración de la transmisión En el caso de la transmisión se busca que el terminal móvil respete los valores de potencia emitida. Para ello se ha establecido que los teléfonos móviles emitan a potencias discretas y se crea el concepto de PCL (power control level o nivel de control de potencia). Existen 15 PCLs definidos para GSM y 16 para DCS. Un PCL es un número que va del 5 al 19 para GSM y del 0 al 15 para DCS. A cada número se le asigna un nivel de potencia especifico a transmitir según la Tabla 3-2 del apartado Prueba de Potencia de Salida del Transmisor y Sincronización del Pulso de Potencia. Se necesita que se respete la potencia de cada PCL y que el error de la potencia emitida esté dentro de un rango establecido. El proceso de la calibración consiste en conseguir el valor de ganancia correcto del amplificador de potencia para que a la salida del sistema exista la potencia deseada, ver el sistema de la Figura 3-2. Para ello dentro de la memoria del teléfono existe una tabla que indica el valor de la ganancia para cada PCL y para cada banda de transmisión. Variando estos valores se cambia directamente la ganancia del amplificador de potencia. 3-10

36 Figura 3-2. Calibración de la transmisión Calibración de la recepción Para la recepción se busca que el terminal móvil pueda reconocer correctamente un nivel de potencia que le está llegando y que el error de potencia recibida esté dentro de un rango determinado. El proceso de calibración en recepción consiste en cambiar la ganancia del sistema de recepción tal que a la salida del sistema se obtenga el nivel de potencia deseado. Para lograr la potencia deseada a la salida existen tres amplificadores a los cuales se les puede variar la ganancia. Tomando en cuenta el sistema de recepción de la Figura 3-3 el primer valor en la cadena de recepción a modificar es la ganancia del amplificador VGA o amplificador de ganancia de voltaje que se encuentra justamente a la salida del receptor, luego se ajusta la ganancia del amplificador IF o de frecuencia intermedia, y finalmente se ajusta la ganancia del amplificador LNA o amplificador de bajo ruido que se encuentra a la entrada del receptor. Para mejorar el desempeño del receptor, y de manera que la ganancia a la salida sea lo más constante posible dentro de toda la banda de recepción, se crean 5 sub-bandas en frecuencia para las cuales la ganancia del amplificador VGA varia de una a otra. De esta manera para la calibración es necesario establecer la ganancia para cada una de las sub-bandas. Es importante saber que solo el valor de ganancia del filtro IF queda constante al cambiar entre GSM y DCS. Por lo que es necesario calibrar las ganancias de los amplificadores LNA y VGA para cada una de las bandas de frecuencias. Al igual que para la transmisión, existe en la memoria del teléfono una tabla con los valores que logran las ganancias deseadas para cada uno de los amplificadores y en el caso del amplificador VGA los 5 valores asociados a cada una de las sub-bandas. Variando estos valores se varía directamente la ganancia de cada uno de los amplificadores. 3-11

37 Figura 3-3. Calibración en recepción 3.4 Conexiones. En la Figura 3-4 podemos ver la complejidad del banco de pruebas completo. Se tienen las conexiones del bus GPIB, el puerto infrarrojo, y las conexiones entre los equipos para las señales en RF. En esta figura se ilustra el diagrama de conexión para todas las pruebas excepto la prueba de bloqueo, que está ilustrado en la Figura 3-5. Recordemos que la función del filtro de ranura es proteger al CMD 55 de la señal emitida por los generadores de frecuencia. Todos los cables que llevan señales en RF son cables coaxiales y los cables para el bus GPIB son cables especiales que están bajo la normativa del estándar. Para la conexión con el teléfono se pueden usar cables coaxiales para mediciones conducidas o una antena para mediciones radiadas, como se ilustra en las Figura 3-6 y Figura 3-7. Para el caso de la calibración del teléfono es necesario utilizar los puertos del CMD 55 RF IN2 y RF OUT2, como se muestra en la Figura 3-8, dado que estos puertos pueden manejar potencias mayores que el puerto principal RF IN/OUT1. También es importante destacar el proceso de calibración del sistema para determinar las pérdidas introducidas al sistema por el cableado, los acopladores y el filtro de ranura. Las conexiones se muestran en la Figura

38 Figura 3-4. Diagrama de conexión general Figura 3-5. Conexiones del teléfono al sistema utilizando un filtro de ranura. 3-13

39 Figura 3-6. Conexiones general del teléfono al sistema Figura 3-7. Conexiones generales del teléfono al sistema a través de una antena. 3-14

40 Figura 3-8. Conexiones para la calibración del teléfono en recepción y transmisión. Figura 3-9. Conexiones para la calibración del sistema 3-15

41 4 Diseño del Banco Automatizado En una primera aproximación al desarrollo del banco de pruebas automatizado se necesitó recolectar datos e información sobre los tipos de pruebas que se querían implementar. La idea principal era poder diseñar una interfaz que desde la computadora permita el manejo completo del CMD 55, así se decidió primero automatizar todas las pruebas que requieren de él. De esta manera se comenzó a trabajar sobre su control y manejo, y la recolección de datos medidos. Para conocer el funcionamiento del CMD 55 se contó con el manual del equipo; de allí se extrajeron las características útiles para las pruebas requeridas. Entre las medidas que puede realizar el CMD 55, útiles para el proyecto se tienen: Rampa de potencia Fase y Frecuencia Espectro de modulación Espectro de conmutación Sincronización Tasa de error de bits Corriente Sensibilidad El siguiente paso que se siguió en el desarrollo del proyecto fue comunicar la PC con el CMD 55. Para este fin se utilizó un bus GPIB (ver sección 2.5). Se instaló en la PC una tarjeta controladora GPIB de National Instument así como todos los controladores necesarios y software para hacerla funcionar. Entre los controladores instalados se incluyó la librería que permite acceder a las funciones de la tarjeta desde Visual C++ y por tanto permite controlar al bus. El software MAX Measurements and Automatization Explorer de National Instruments permitió la configuración de la interfaz GPIB. También muestra cada uno de los instrumentos que están conectados al bus, su configuración y permite enviar y recibir mensajes desde y hacia los equipos. De esta manera se comprobó el funcionamiento remoto de los equipos. El manual del CMD 55 posee todo un apartado sobre la utilización remota. Esta sección fue estudiada a fondo, pues ella indica y explica cada uno de los comandos necesarios para controlar cada una de las funciones del equipo. Se comenzó a trabajar con base en una aplicación que tiene el departamento de Banda-Base en la compañía la cual se utiliza para medir la duración de la batería en el teléfono. Fue un buen punto de partida dado que se utilizan las librerías de programación GPIB en Visual C++. Una vez obtenido el sistema que permite realizar pruebas en las que sólo se requiere del CMD 55, se procedió a extender el proyecto a otras pruebas que requieren varios equipos. El principal problema que se encontró fue poder conectar los diferentes equipos a un mismo computador y sincronizarlos para que funcionaran coordinadamente dentro del sistema. Sin embargo, el problema de conexión estaba básicamente resuelto dado que los equipos requeridos tienen todos interfaz GPIB. El problema de sincronización fue resuelto por software de manera de interactuar con un sólo instrumento a la vez. Lo que 4-1

42 se hizo fue diseñar un módulo controlador por equipo que sea capaz de controlar y acceder a toda su funcionalidad. Esto permitió tener un objeto independiente para cada uno, de forma que se pueden hacer llamadas independientes a cada instrumento sin alterar la funcionalidad de los otros. Las pruebas que se implementaron durante esta segunda parte fueron las siguientes: Bloqueo Rechazo Co-Canal Rechazo del Canal Adyacente Rechazo de Intermodulación Lo que caracteriza a este grupo de pruebas es que todas están basadas en la misma medida. En todas se medide la robustez del terminal móvil ante una señal que interfiere con la comunicación. La diferencia se encuentra en que el tipo de señal es diferente para cada prueba. Las pruebas de bloqueo, rechazo co-canal y rechazo de canal adyacente utilizan al generador de señales SME 03 para simular la interferencia y al CMD 55 para simular la red celular. Para la prueba de rechazo de intermodulación se utilizan los mismos equipos nombrados anteriormente más un segundo generador de señales, el HP 8648C, para simular una señal de interferencia. La prueba de bloqueo fue la más complicada de realizar y se llevó tres semanas en su implementación. La gran dificultad se dio en que al introducir una interferencia con un nivel de potencia específico no se sabe como se degradará la comunicación, hasta el punto que pudiera perderse. Como la influencia de la interferencia no es lineal, no se puede predecir cuando la señal se degradará al punto que la comunicación se corte. Puede ser el caso que con el aumento de ½ db la comunicación se degrade de buena a llegar a perderse, y el problema de cuando se pierde es que no se puede restablecer. Además ésta es una prueba sumamente larga ya que hay que medir el desempeño del teléfono en una gran cantidad de frecuencias ( ver apartado Prueba de Bloqueo). Dada esa gran cantidad de frecuencias las mediciones han de realizarse lo más rápido posible sin perder la comunicación. El problema se solucionó implementando un algoritmo inteligente capaz de identificar los niveles de degradación de la comunicación, este algoritmo es explicado más adelante en el apartado Algoritmo de la Prueba de Bloqueo. Una vez que estos objetivos se han cumplido y se ha comprobado el funcionamiento del banco de pruebas automatizado se deseó agregar al sistema la habilidad de poder calibrar automáticamente un terminal móvil en transmisión y en recepción. Además debía existir la posibilidad de elegir entre dos modelos de teléfonos móviles a calibrar cuyos nombres internos para la compañía son SPT2 y SPT2S, cuyas arquitecturas internas son diferentes y por eso los procesos de calibración también lo son. La calibración del teléfono consiste en lograr que el teléfono emita y reconozca niveles de potencia estándar. Es decir, que si al teléfono se le pide que emita con un cierto nivel de potencia lo haga con el nivel solicitado. De igual manera que para la recepción sea capaz de reconocer correctamente los niveles de potencia que recibe. 4-2

43 4.1 RF Test Application, La interfaz hombre-máquina La aplicación fue programada sobre Visual C++, que es un lenguaje de programación orientado a objetos (ver apartado 2.6). Es una aplicación desarrollada con MFC (Microsoft Fundation Class) basada en cuadros de diálogos, es decir se abre un recuadro que presenta la información y diferentes opciones. El programa está diseñado para que un conjunto de pruebas se pueda completar en 3 pasos: configuración, selección y ejecución. Los dos primeros, configuración y selección se pueden alternar, el tercer paso siempre será ejecución. En el paso de selección se eligen las pruebas y en el de configuración se definen los parámetros utilizados al ejecutarlas. El tercer y último paso es la ejecución, aquí se corren las pruebas y se espera que se produzcan los resultados. La ventana principal (ver Figura 4-1) está compuesta por un menú, una barra de herramientas y diversos botones que nos permiten elegir entre las diferentes opciones del programa. El botón más importante es el botón de GO!!, siendo éste el que permite ejecutar las pruebas seleccionadas. El menú consta de los elementos File (archivo) y CMD Config. File ofrece un sub-menú con las opciones de new, save, save as, open y Exit (nuevo, guardar, guardar como y salir). El menú de CMD Config permite variar los parámetros globales del CMD 55. En CMD Config existen dos sub-menus: Input and Output y Signaling Parameters (entrada y salida, y parámetros de señalización). En la ventana principal se encuentra una lista de todos los tests posibles a realizar, solo hace falta activar alguno de los elementos de la lista para activar esa prueba a la hora de ejecución. Además cada una de las pruebas posee un botón a su lado que permite variar su configuración. Figura 4-1. Ventana principal de la aplicación desarrollada 4-3

44 4.1.1 El menú File Permite manejar un archivo que posea toda la configuración actual para las pruebas. La idea es que la primera vez que se realice una prueba se configuren cada uno de los parámetros, luego esa configuración puede ser guardada y utilizada en alguna otra oportunidad. Las opciones, tal como se observa en la Figura 4-2, que ofrece el menú File son New, Open, Save, Save As, Exit, las cuales respectivamente permiten generar un nuevo archivo, abrir uno existente, guardar un archivo o salir de la aplicación. Figura 4-2. Menú File El menú CMD Config Con este menú (ver Figura 4-3)se pueden variar los parámetros generales del CMD 55. Las opciones que presenta este menú son dos: Input and Output y Signalling Parameters Figura 4-3. Menú CMD Config La opción Input and Output permite configurar los parámetros de entrada y salida del CMD 55 (ver Figura 4-4), eso incluye el puerto de salida y entrada y las pérdidas asociadas a cada una respectivamente. Las pérdidas se diferencian entre bandas, es decir, GSM y DCS. Figura 4-4. Opciones de Entrada y Salida 4-4

45 En la segunda opción, Signaling Parameters, se configuran todos los parámetros generales de la red GSM simulada. La información se encuentra organizada en 3 pestañas: Identification (ver Figura 4-5), Options (ver Figura 4-6), Channels (ver Figura 4-7) Pestaña Identification DTX mode: Activa o desactiva el modo DTX. Envío de datos discontinuos, lo que quiere decir que las mediciones de RF, en el CMD 55, serán realizadas esporádicamente. Mobile country code, Mobile network code, Network color code, Base station color code y Location area code: Son los parámetros que permiten identificar y definir al sistema. IMSI: Es el código de identificación internacional del móvil que se utiliza Pestaña Options Radio link time out of mobile: configuración del tiempo de espera del enlace con el móvil. Control of close loop command: en el caso que se quiera medir la tasa de bits erróneos el móvil tiene que devolver los bits de prueba que se le han enviado, para eso hace falta activar esta opción para que el lazo de retorno de datos funcione. La opción por defecto es BER y cierra el lazo para la transmisión de datos solo cuando se realiza una medición de la tasa de bits errados. Radio link timeout of CMD: activa o desactiva el tiempo de espera en el CMD para RF. Multitrames TX: indica el tiempo de espera en la recepción, 2 es un periodo corto y 8 es mas largo. Numbers of blocks not used for paging: modifica el parámetro de señalización BS_AGB_BLKS_RES. Access to cells: permite o prohibe el acceso del móvil a la celda en uso. Location update mode: localización e identificación del teléfono. En always se realiza cada vez que el teléfono es encendido y la opción de auto solo permite localizar el teléfono cuando no está registrado, generalmente cuando se cambian alguno de los parámetros de identificación de la red GSM. Coding of speech frames: tipo de configuración de las tramas de voz. Signalling mode: modifica el tiempo de acceso del teléfono a la red variando la cantidad de información enviada al móvil en la localización y el establecimiento de la llamada. Selection of modulation content of TCH: indica la modulación de la información contenida en el canal de transmisión Pestaña Channels BA List: lista de las frecuencias utilizadas en las celdas vecinas. 4-5

46 Channel number for CCCH: indica el canal de control en cada una de las bandas de comunicación. Configura frequency offset: indica el offset de la frecuencia de la portadora. Power of transmiter in unused timeslots: configura la potencia transmitida en los timeslots no utilizados. Figura 4-5. Parámetros de señalización, pestaña Identification Figura 4-6. Parámetros de señalización, pestaña Options 4-6

47 Figura 4-7. Parámetros de señalización, pestaña Channels El menú Calibrate MS A partir de este menú se puede elegir calibrar, tanto en recepción como en transmisión, dos modelos de teléfonos móviles: SPT2 y SPT2S Sub-Menú SPT2 y SPT2S Ambos menús presentan las mismas opciones, las interfaces gráficas son las mismas independientemente del modelo de teléfono elegido. Las opciones, como se muestran en las Figura 4-8 y Figura 4-9, que se ofrecen en ambos sub-menús son: RX & TX Calibration: permite ejecutar la calibración en recepción y en transmisión automáticamente. Si se elige esta opción se abren sucesivamente las ventanas de configuración de la calibración en transmisión y recepción respectivamente. TX Calibration: permite ejecutar la calibración en transmisión automáticamente. Si se elige esta opción se abre la ventana de configuración de la calibración en transmisión. (ver Figura 4-10) RX Calibration: permite ejecutar la calibración en recepción automáticamente. Si se elige esta opción se abre la ventana de configuración de la calibración en recepción (ver Figura 4-11). 4-7

48 En las ventanas de configuración se deben especificar los canales en los cuales se va a calibrar, la potencia que se va a utilizar y las pérdidas asociadas al sistema. Una vez configurada la calibración se abre una ventana que permite elegir el puerto de la PC a la que esta asociado el enlace infrarrojo. Figura 4-8. Sub-Menú SPT2 Figura 4-9. Sub-Menú SPT2S Figura Calibración en transmisión 4-8

49 Figura Calibración en Recepción Casilla Phase Frequency: La casilla de la Figura 4-12 permite activar o desactivar la prueba del error de fase y frecuencia. Figura Casilla de Phase Frequency En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Measures (ver Figura 4-13), Parameters (ver Figura 4-14), Tolerances (ver Figura 4-15), GSM TCH-PCL (ver Figura 4-16) y DCS TCH-PCL (ver Figura 4-17): Pestaña Measures: Seleccionando las diferentes casillas se permite elegir los parámetros a medir dentro de esta prueba: Peak Phase Error: error pico de la fase, máximo y/o promedio. RMS Phase Error: error RMS de la fase, máximo y/o promedio. Frequency Error: error de frecuencia, máximo y/o promedio. Tolerance matching: máxima y/o promedio; pregunta al CMD 55 si las medidas están dentro de los valores válidos especificados en las tolerancias. Timming Error: mide el error de timming. 4-9

50 Figura Prueba de Fase, pestaña Measures Pestaña Parameters: N of Burst: especifica la cantidad de muestras utilizadas para una medida. Offset of measures: especifica un offset para la frecuencia. Decode Mode: especifica el método para decodificar, tomando en cuento los bits de guarda o no. Figura 4-14.Prueba de Fase, pestaña Parameters 4-10

51 Pestaña Tolerances: Especifica los valores máximos para los cuales una medida es válida. Los valores se diferencian entre las medidas máximas y los promedios Peak: máximo valor pico permitido del error de fase. RMS: máximo valor RMS permitido del error de fase. Frequency GSM: máximo valor permitido del error de frecuencia en la banda GSM. Frequency DCS: máximo valor permitido del error de frecuencia en la banda DCS. Figura Prueba de Fase, pestaña Tolerances Pestaña GSM TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales GSM y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Se elige un respectivo canal y frecuencia y se añade en la lista mediante el botón >>. Si se desea eliminar una frecuencia se elige selecionándola de la lista y se utiliza el botón X el cual aparece inmediatamente. El botón de ALL PCL incluye en la lista el canal elegido con todas las variaciones de potencia posibles. El botón de ALL CHANNELS incluye en la lista el PCL elegido con todas las variaciones posibles de canales. 4-11

52 Pestaña DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales DCS y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Se elige un respectivo canal y frecuencia y se añade en la lista mediante el botón >>. Si se desea eliminar una frecuencia se elige selecionándola de la lista y se utiliza el botón X el cual aparece inmediatamente. El botón de ALL PCL incluye en la lista el canal elegido con todas las variaciones de potencia posibles. El botón de ALL CHANNELS incluye en la lista el PCL elegido con todas las variaciones posibles de canales. Figura Prueba de Fase, pestaña GSM TCH-PCL Figura Prueba de Fase, pestaña DCS TCH-PCL 4-12

53 4.1.5 Casilla Power Ramp: La casilla de la Figura 4-18 permite activar o desactivar la prueba de la rampa de potencia. Figura 4-18.Casilla de Power Ramp En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Measure (ver Figura 4-19), Parameters (ver Figura 4-20), Tolerances GSM 1 y 2 ( ver Figura 4-21), Tolerances DCS 1 y 2 (ver Figura 4-22), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Measures: Seleccionando las diferentes casillas se permite elegir los parámetros a medir dentro de esta prueba: Average Burst Power: potencia promedio del pulso de potencia. Power Burst: máximo, mínimo y/o promedio. Tolerance matching: potencia promedio, pulso de potencia máximo, mínimo y/o promedio. Pregunta al CMD 55 si las medidas están dentro de los valores válidos especificados en las tolerancias. Figura Prueba de Potencia, pestaña Measures 4-13

54 Pestaña Parameters: N of Burst: especifica la cantidad de muestras utilizadas para una medida. Tolerances for average power: indica los valores máximos para el offset que puede la potencia promedio con respecto al valor dado por la especificación. Se distingue entre las bandas GSM y DCS y por el PCL que emita el teléfono. Ramp Timming: especifica el offset de la curva del pulso de potencia (ver apartado 3.2.2) en GSM, que es la posición estándar, o ½ bit offset, que desplaza la posición de la curva por ½ bit. Figura Prueba de Potencia, pestaña Parameters Pestañas Tolerances GSM 1 y 2: Indica los valores máximos y mínimos permitidos de potencia entre los cuales se debe encontrar el pulso de potencia cuando se utiliza la banda GSM. La definición de estos valores se encuentra indicada por la Figura 3-1. Los niveles de potencia indican los valores que no deben ser sobre pasados; los niveles relativos son relación con a la potencia promedio y los niveles absolutos son directamente dados en dbm. El programa elige automáticamente cual es el valor más elevado entre el nivel absoluto y el nivel relativo y realiza la validación con este valor. 4-14

55 Figura Prueba de Potencia, pestañas Tolerances GSM 1 y Pestaña Tolerances DCS 1 y 2: Indica los valores máximos y mínimos permitidos de potencia entre los cuales se debe encontrar el pulso de potencia cuando se utiliza la banda DCS. Contienen la misma información que las pestañas Tolerances GSM 1 y 2, pero para la banda DCS. Figura Prueba de Potencia, pestañas Tolerances DCS 1 y

56 Pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla Spectrum Mod: La casilla de la Figura 4-23 permite activar o desactivar la prueba del espectro de modulación. Figura 4-23.Casilla de Spectrum Mod. En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Parameters (ver Figura 4-24), Tolerances (ver Figura 4-25), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Parameters: N of Burst: especifica la cantidad de muestras utilizadas para una medida. Absolute tolerance for spectrum: indica los niveles de potencia máximos absolutos que no deben ser sobre pasados por la señal RF emitida en los diferentes puntos del espectro. Se especifican dos bandas de tolerancia: inferior a un offset de 600 KHz de la frecuencia de la portadora y superior Pestaña Tolerances: El conjunto de casillas indican los niveles de potencia máximos, relativos a la potencia de la portadora, que no deben ser sobrepasados para cada uno de los offset de frecuencia de la portadora. 4-16

57 Figura Prueba de Espectro de Modulación, pestaña Parameters Figura Prueba de Espectro de Modulación, pestaña Tolerances Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) 4-17

58 4.1.7 Casilla Spectrum Switch: Desarrollo e Implementación de un Banco de Pruebas Automatizado conmutación. La casilla de la Figura 4-26 permite activar o desactivar la prueba del espectro de Figura Casilla de Spetrum Switch. En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Parameters (ver Figura 4-27), Tolerances (ver Figura 4-28), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Parameters: N of Burst: especifica la cantidad de muestras utilizadas para una medida. Noise Correction: si se activa esta opción se aumenta el rango dinámico al tomar en cuenta el límite de ruido del CMD 55. Relative level: estas cuatro casillas definen el valor máximo de potencia relativo para 4 diferentes frecuencias Figura Prueba de Espectro de Conmutación, pestaña Parameters 4-18

59 Pestaña Tolerances: El conjunto de casillas indica los niveles de potencia máximos absolutos que no deberán ser sobre pasados para 4 diferentes frecuencias. Figura Prueba de Espectro de Conmutación, pestaña Tolerances Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla BER: bits. La casilla de la Figura 4-29 permite activar o desactivar la prueba de la tasa de error de Figura 4-29.Casilla de BER 4-19

60 En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Measure (ver Figura 4-30), Parameters (ver Figura 4-31), Tolerances (ver Figura 4-32), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Measures: Seleccionando las diferentes casillas se permite elegir los parámetros a medir dentro de esta prueba: Class II: se refiere a los bits desprotegidos BER : indica la tasa de error de bits. Events: indica el número de bits incorrectamente recibidos. RBER: indica la tasa de error de bits residual. Class Ib: se refiere a los bits protegidos BER : indica la tasa de error de bits. Events: indica el número de bits incorrectamente recibidos. RBER: indica la tasa de error de bits residual. Erased Frames: se refiere a tramas que son pérdidas debido a errores de transmisión. FER: indica la tasa de tramas pérdidas. Events: indica el número de tramas pérdidas CRC Error: código redundante cíclico, en la transmisión del CMD hacia el terminal móvil no deberían existir errores de transmisión, el error CRC indica, si alguna vez se produce un error, la cantidad de errores cometidos. Tolerance Measure: activa el reporte que hace el CMD 55 sobre la medida tomada, teniendo en cuenta las tolerancias especificadas en la pestaña de tolerancias Pestaña Parameters: Level for TCH in the used time slot: construye una lista de niveles de potencias a recibir por el terminal móvil; se repite la misma prueba para cada uno de los niveles especificados. Level for TCH in the used time slot: indica el nivel de potencia a utilizar en los timeslots no usados en la comunicación. Frames to Test: indica la cantidad de tramas que se han de enviar para realizar las medidas. Measurement Mode: elige la modalidad de medición. Abort condition: permite terminar la prueba dada alguna de las condiciones elegidas: cuando todas las muestras sean enviadas, cuando todos los límites hayan sido 4-20

61 alcanzados o cuando ocurra la primera violación de los límites (límites especificados en la pestaña de tolerancias). Figura Prueba Tasa de Error de Bits, pestaña Measures Figura Prueba Tasa de Error de Bits, pestaña Parameters Pestaña Tolerances: Tolerance for class II RBER: indica el valor máximo del porcentaje de la tasa de error de bits residual que puede ser alcanzado. 4-21

62 Tolerance for class II Events: indica el valor máximo de eventos para las clase II que puede ser alcanzado. Tolerance for class Ib Events: indica el valor máximo de eventos para las clase Ib que puede ser alcanzado. Tolerance for Erased Frames: indica el valor máximo de tramas pérdidas que puede ser alcanzado. Figura Prueba Tasa de Error de Bits, pestaña Tolerances Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla Sensitivity level: sensibilidad. La casilla de la Figura 4-33 permite activar o desactivar la prueba del nivel de Figura 4-33.Casilla de Sensitivity Level 4-22

63 En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Parameters (ver Figura 4-34), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Parameters: BER Search Routine: se buscará un nivel de potencia recibida en el terminal móvil con el cual se obtenga la tasa de error de bits que se especifique aquí. Tolerance measure: especifica el nivel de potencia máxima que no debe ser sobrepasado al buscar una tasa de error de bits igual a la especificada en BER Search Routine. Measurement Mode: especifica el modo de tomar la medida a partir del RBER o del BER. Numbers of frames to send: indica la cantidad de tramas que se han de enviar para realizar las medidas. Figura Prueba de Nivel de Sensibilidad, pestaña Parameters Pestaña GSM TCH-PCL PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla RSSI: La casilla de la Figura 4-35 permite activar o desactivar la prueba del indicador de la intensidad de la señal. 4-23

64 Figura Casilla de RSSI En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Measures (ver Figura 4-36), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Measures: Level for TCH in the used time slot: construye una lista de niveles de potencias a recibir por el terminal móvil, para los cuales se repetirá la prueba. Figura Prueba de RSSI, pestaña Measures Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla Maximum Current: La casilla de la Figura 4-37 permite activar o desactivar la prueba de la corriente máxima. 4-24

65 Figura Casilla de Maximun Current En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: GSM TCH- PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla Rx In Level Range: La casilla de la Figura 4-38 permite activar o desactivar la prueba del rango utilizable del nivel de entrada en el recepto. Figura Casilla de Rx In Level Range En la ventana de configuración se agruparon las opciones en las pestañas: Parameters (ver Figura 4-39), GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Pestaña Parameters: Permite configurar dos sub-rangos de niveles de potencias a los cuales se les aplicará la prueba; para cada sub-rango se especifica la tasa de error de bits residual máxima permitida. Group High Input Level: primer sub-rango de niveles de potencia: From: especifica el nivel de potencia inicial. To: especifica el nivel de potencia final. Limit for RBER: indica la tasa de error de bits residual maxima permitida para este sub-rango. Group Low Input Level: segundo sub-rango de niveles de potencia: 4-25

66 From: especifica el nivel de potencia inicial. To: especifica el nivel de potencia final. Limit for RBER: indica la tasa de error de bits residual maxima permitida para este sub-rango. Figura Prueba de Rango Utilizable del Nivel de Entrada en el Receptor, pestaña Parameters Pestaña GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL: Aquí se listan todos los canales y potencias a los cuales se va a aplicar la prueba. Tiene la misma funcionalidad que las pestañas GSM TCH-PCL y DCS TCH-PCL de la prueba de Fase y frecuencia (ver apartados y ) Casilla de Blocking La casilla de la Figura 4-40 permite activar o desactivar la prueba de bloqueo. Figura Casilla de Blocking En la ventana de configuración, como se observa en la Figura 4-41, se encuentran las siguientes opciones: Range: Permite seleccionar la banda de frecuencia dentro de la cual se realizará la prueba. Existen dos modalidades: o Default: permite elegir entre las siguentes bandas de frecuencias predefinidas: 4-26

67 100 Khz a 5 Mhz 5 Mhz a 800 Mhz 800 Mhz a 1000 Mhz 1000 Mhz a 1600 Mhz 1600 Mhz a 1900 Mhz 1900 Mhz a 3000 Mhz o User: permite al usuario establecer su propia banda de frecuencias. GSM Test: permite configurar la prueba para la banda de frecuencias GSM. Se puede elegir el canal en el cual se aplicará la prueba. El botón de tolerances abre la ventana de la Figura 4-42 y permite especificar los niveles de potencia máximos para la prueba. El botón de calibration abre la ventana de la Figura 4-43 y comienza un proceso para determinar las pérdidas del sistema que se utiliza. Antes de ejecutar la calibración debe conectarse el analizador de espectro R3131 en el lugar del terminal móvil. De esta manera el analizador medirá las pérdidas del sistema. DCS Test: permite configurar la prueba para la banda de frecuencias DCS de la misma manera que en el recuadro GSM test. Figura Ventana de configuración para la prueba de Bloqueo 4-27

68 Figura Tolerancias para la prueba de bloqueo en GSM Figura Tolerancias para la prueba de bloqueo en DCS Casilla de Co-Channel Rejection La casilla de la Figura 4-44 permite activar o desactivar la prueba del rechazo co-canal. Figura Casilla de Co-Channel Rejection En la ventana de configuración, como se observa en la Figura 4-45, se encuentran las siguientes opciones: Power Level: especifica la potencia a utilizar en la señal deseada Tolerance: especifica la potencia máxima que la señal no deseada (interferencia) puede tener. Loss: indica las pérdidas entre el generador de señales y el terminal móvil a causa del montaje. GSM Test: permite especificar una lista de los canales a probar para GSM. DCS Test: permite especificar una lista de los canales a probar para DCS. 4-28

69 Figura Ventana de configuración de la prueba de rechazo co-canal Casilla de Inter-Mod. Rejection La casilla de la Figura 4-46 permite activar o desactivar la prueba del rechazo de intermodulación. Figura Casilla de Inter-Mod Rejection En la ventana de configuración, como se observa en la Figura 4-47, se encuentran las siguientes opciones: Power Level: especifica la potencia a utilizar en la señal deseada Tolerance: especifica la potencia máxima que la señal no deseada (interferencia) puede tener. Loss: indica las pérdidas entre el generador de señales y el terminal móvil a causa del montaje. GSM Test: permite especificar una lista de los canales a probar para GSM. DCS Test: permite especificar una lista de los canales a probar para DCS. 4-29

70 Figura Ventana de configuración de la prueba de rechazo de inter-modulación Casilla de Adjacent Rejection La casilla de la Figura 4-48 permite activar o desactivar la prueba del rechazo del canal adyacente a la hora de ejecutar un conjunto de pruebas. Figura Casilla de Adjacent Channel En la ventana de configuración, como se observa en la Figura 4-49, se encuentran las siguientes opciones: Power Level: especifica la potencia a utilizar en la señal deseada Tolerance: especifica la potencia máxima que la señal no deseada (interferencia) puede tener. Se especifica para los offsets de 200 Khz y 400 Khz. Loss: indica las pérdidas entre el generador de señales y el terminal móvil a causa del montaje. GSM Test: permite especificar una lista de los canales a probar para GSM. DCS Test: permite especificar una lista de los canales a probar para DCS. 4-30

71 Figura Ventana de configuración de la prueba de rechazo de canal adyacente Botón GO!! y la ejecución de las pruebas: Una vez que todas la pruebas deseadas han sido seleccionadas y configuradas es el momento de ejecutarlas, para ello se hace click en el boton de GO!! (ver Figura 4-50). Si no se ha seleccionado una prueba y una banda de frecuencias (GSM y/o DCS) se produce un mensaje de error. En el caso en que todo este bien configurado, se abre una ventana nueva compuesta por tres elementos: un recuadro de estado, un recuadro de historia y un botón de cancelar (ver Figura 4-51). En el recuadro de estado se indican las operaciones que se realizan, los tipos de pruebas y diversos indicadores que muestran el desempeño del sistema. En el recuadro de historia se crea una lista de todos los mensajes de estado por los que ha pasado el sistema, tipos de pruebas que se han completado, errores, etc. El botón STOP de esta ventana sirve para cerrarla, es decir, si una prueba esta corriendo detiene el sistema y se devuelve al estado inicial. Si la prueba ya ha concluido cierra la ventana, se muestran los resultados y se regresa al estado inicial. Figura Botón GO!! 4-31

72 Figura Ventana de estado mientras se ejecutan las pruebas 4.2 La Estructura interna del Software La aplicación desarrollada en Visual C++ esta conformada por 71 clases diferentes. La aplicación se inicia a partir de la clase CProyApp, quien abre el cuadro de diálogo de la ventana principal. El cuadro de diálogo de la ventana principal está implementado bajo la clase CProyDlg. Desde aquí que se ejecutan las pruebas y se abren las ventanas de configuración. En la iniciación de CProyDlg es cuando se actualizan todos los valores por defecto de los parámetros de las pruebas. En la Figura 4-52 se muestra un diagrama de flujo general de la aplicación. Como ya se ha dicho anteriormente, el proceso para realizar un conjunto de pruebas consta de 3 partes: selección, en la cual se eligen las pruebas; configuración, donde se abre una ventana por cada prueba y se especifican los parámetros de las mismas; y ejecución, es el paso final donde se realizan y se espera por lo resultados. Cada ventana tiene su propia clase que la define e implementa, en el anexo B se listan las clases utilizadas en los cuadros de diálogo de configuración. Todas estas clases sirven de interfaz entre el usuario y el archivo donde se guarda la configuración actual de la prueba, todos los parámetros y cada una de las opciones elegidas en las ventanas de configuración se ven reflejadas en este archivo. Esto se logra a través de la clase CIniEx, que permite leer y escribir los archivos de configuración de datos. Es mediante ella que se crean los archivos de extensión tst y dat, donde se guarda toda la configuración del programa. Los archivos de extensión tst son los archivos de usuario que se accesan a través del menú file (e.g. guardar, abrir ). De extensión dat sólo se crea un archivo llamado DATA.dat. Este archivo contiene toda la información de la configuración 4-32

73 actual del programa, en la Figura 4-53 se muestra que todas las clases que implementan las ventanas de configuración terminan guardando toda su información en este archivo. Cada cambio que se realice en los parámetros de las pruebas se ve reflejado en DATA.dat. Tiene la misma estructura que un archivo de extensión tst a diferencia que es de uso interno del programa, es decir, el usuario no tiene acceso directo a él. Este archivo se crea siempre en el mismo directorio desde donde se ejecuta el programa. Figura Diagrama de flujo general de la aplicación Figura Interfaz Gráfica 4-33

74 Los archivos de configuración están estructurados en secciones, cada una de las secciones corresponde a cada una de las pruebas que se pueden configurar. Dentro de cada sección se encuentran todos los parámetros modificables. Está organizado de la siguiente manera: entre corchetes se encuentra el nombre de la sección y a continuación se listan todos los parámetros correspondientes a cada prueba con sus valores asociados: [SECCION1] variable1=valor variable2=valor [SECCION2] Cuando se inicia el programa la interfaz gráfica permite que el usuario ingrese todos los datos deseados sobre la prueba, es decir, la configuración. Luego al finalizar el cuadro de diálogo se actualiza el archivo de configuración. Una vez hecho esto desde la ventana principal se puede elegir entre guardar la configuración que se tiene actualmente en un archivo de usuario o correr las pruebas seleccionadas. Si se guarda la configuración actual se abre una ventana que pedirá al usuario un lugar y un nombre para guardar el archivo en la PC. Si se elige realizar la prueba se inicia un proceso más complejo. Una vez que la prueba está configurada y es ejecutada se realiza el siguiente proceso: la clase CProyDlg crea un objeto de la clase COutLog, que es la ventana de diálogo que se abre mientras se ejecuta una prueba. A su vez CProyDlg crea y activa otro objeto de la clase CDisplayThread. CDisplayThread tiene como clase base a CWinThread y se ejecuta como una tarea aparte. De esta manera podemos tener por separado un objeto del tipo COutLog que contiene la ventana y otro del tipo CDisplayThread que ejecuta las pruebas independientemente. Como se observa en la Figura 4-55 un objeto de clase CProyDlg abre la ventana del tipo COutLog llamando a la función DoModal() del objeto que representa a esta ventana, luego ella crea un objeto tipo CDisplayThread y lo ejecuta como una tarea aparte a través de la función AfxBeginThread( ). En la ventana de COutLog se muestra cómo avanza la prueba que se está ejecutando mostrando mensajes sobre su estado actual, estos mensajes los genera CDisplayThread y los transmite llamando a la función StatusW() de la clase COutLog. La instancia de CDisplayThread crea a su vez los objetos que modelan a los equipos de medición según sea necesario. Lo primero que hace un objeto de la clase CDisplayThread es leer el archivo de configuración DATA.dat para saber como esta configurada cada una de las pruebas a realizar. A partir de aquí se ejecutan cada una de las pruebas que se hayan seleccionado bajo la configuración indicada. En las Figura 4-56 y Figura 4-57 muestran el diagrama de flujo sobre el funcionamiento del algoritmo que ejecuta las pruebas. 4-34

75 En el caso que un usuario haga STOP para detener las pruebas, se ejecuta el algoritmo de la Figura 4-54 con la finalidad de sincronizar el fin entre los dos objetos encargados de ejecutar las pruebas. Para ello primero debe terminar el objeto tipo CDisplayThread y luego el tipo COutLog. Un objeto de tipo CDisplayThread chequea periódicamente la variable booleana m_bdone del objeto de clase COutLog que lo ha creado. Cuando la variable m_bdone sea verdadera, el objeto tipo CDisplayThread termina y finaliza todas las variables que posee, a la misma vez el objeto tipo COutLog se queda esperando que el otro finalice para terminar todo el proceso. Figura Ciclo de vida de los objetos que ejecutan una prueba Como la clase CDisplayThread tiene su base en CWinThread su función principal es run(). Esta función es a partir de donde se ejecuta todo lo que CDisplayThread tenga que hacer en una tarea aparte, es análogo a la función main() de una aplicación en lenguaje C. En primer lugar, la función run(), inicia todas las variables locales e inicia la comunicación con MS Excel. Luego comienza a preguntar si una prueba ha sido seleccionada o no para que en el caso afirmativo sea ejecutada. Cada prueba tiene una variable del tipo booleana que la representa y define si ha sido seleccionada. En la Tabla 4-1 se presenta una lista de cada una de las variables y su prueba correspondiente. 4-35

76 Tabla 4-1. Variables de las pruebas a realizar Variable local m_bolgsm m_boldcs m_strphase m_strpowerramp m_strrssi m_strsenslev m_strspecmod m_strspecswi m_strber m_strcurrent m_struirlr m_strblok m_stradjch m_strcoch m_strinmod Prueba asociada Indica si las pruebas han de realizarse en la banda de frecuencias GSM 900 MHz Indica si las pruebas han de realizarse en la banda de frecuencias DCS 1800 MHz Fase y Frecuencia Rampa de Potencia Indicador de intensidad de la señal Sensibilidad Espectro de Modulación Espectro de Conmutación Tasa de Error de Bits Corriente Máxima Rango utilizable del nivel de entrada en el receptor Bloqueo Rechazo de Canales Adyacentes Rechazo de Co-Canal Rechazo de intermodulación Figura Relación entre las clases que ejecutan una prueba 4-36

77 Figura Diagrama de flujo seguido para ejecutar las pruebas, para GSM Figura Diagrama de flujo seguido para ejecutar las pruebas, para DCS 4-37

78 En el caso que una prueba haya sido seleccionada se llama a una función especifica que la ejecuta. En el anexo C se listan todas las funciones que ejecutan las pruebas con sus argumentos. Existe una función para cada prueba en GSM y en DCS debido a que se necesita iniciar el CMD 55 en una modalidad de comunicación para cada banda de frecuencia diferente. Por esta razón, en el caso de seleccionar ambas bandas, se ejecutan primero todas las pruebas seleccionadas en la banda GSM y luego en la banda DCS; en cuyo caso, al comenzar las pruebas en la banda DCS no se reinicia el equipo, sino simplemente se cambia la frecuencia de comunicación dejando intacta la configuración de la red en GSM. Sin embargo, las pérdidas en el montaje se recompensan al valor definido por el usuario. Cuando se inicia una prueba lo primero que se hace es iniciar la hoja de cálculo en la que se van a escribir los datos y se escribe la configuración que se ha elegido para esta prueba. Luego se va a ejecutar la prueba tantas veces como se haya elegido en la configuración, dependiendo del número de canales y PCLs escogidos. A medida que cada prueba se va ejecutando se escriben los resultados en Excel hasta que todas las medidas han sido tomadas y la prueba se haya ejecutado tantas veces como se ha elegido. La Figura 4-58 muestra el diagrama de flujo sobre como se ejecuta una prueba en general. Figura Estructura general de una prueba 4-38

79 4.2.1 Algoritmo de la Prueba de Bloqueo Como se describió anteriormente la prueba de bloqueo es sumamente complicada de realizar. Para ello se diseño un algoritmo adaptativo capaz de ser selectivo y de realizar una medida según sean las condiciones de la degradación de la señal frente a la interferencia. Lo primero que hay que tener en cuenta es que el receptor es capaz de rechazar interferencias en la mayoría de las frecuencias y que sólo son unas pocas en las cuales el receptor falla. Cuando falla la tasa de error de bits (BER) aumenta por encima de 2.44%. El objetivo es determinar la potencial de la señal no deseada a la cual el BER es igual a 2,44%. El problema es que una medida de BER puede tardar más de 5 segundos y hay que tomar en cuenta las 29,000 frecuencias que hay que probar (de 100KHz a 3GHz y una medida cada 100KHz, debería e hasta 12 GHz no se puede por la limitación del equipo). También durante el tiempo que dura la medida de BER la comunicación se puede perder si la degradación es muy alta. Para evitar esperar la medida de BER se recurre a otro parámetro llamado RxQual. Es una medida aproximada del BER que realiza el teléfono muy rápidamente y nos da una idea de la calidad de la señal, encontramos su definición en la Tabla 4-2. El algoritmo que se diseño contiene los siguiente pasos: 1. Con la señal no deseada a máxima potencia medir RxQual. 2. Si existe degradación RxQual > 1, se disminuye rápidamente la potencia de la señal no deseada para evitar que se corte la comunicación. Si RxQual < 2, se continúa con la próxima frecuencia y se comienza con el paso Si en la última frecuencia probada se encontró un fallo, se coloca la señal no deseada al mismo nivel de potencia que causó el fallo anterior menos 20 db. Si en la frecuencia anterior no hubo fallo se coloca el nivel de potencia de la señal no deseada a 50 dbm. 4. Se mide RxQual. 5. Si RxQual 4 se disminuye la potencia de la señal no deseada en 5 db. Volver al paso Se aumenta la potencia de la señal no deseada en 2 db. 7. Se mide RxQual. 8. Si RxQual = 3 ir al paso Si RxQual < 3 aumentar la potencia de la señal no deseada en 1 db, ir al paso Si RxQual > 3 disminuir la potencia de la señal no deseada en 1.5 db, ir al paso Se mide el BER. 12. Si el BER es menor a 2,2% aumentar la potencia de la señal no deseada en 0.05 db, ir al paso Si el BER es mayor a 2,68% disminuir la potencia de la señal no deseada en ½ db, ir al paso Si el BER está entre 2.2% y 2.68% se retorna el valor de potencia de la señal no deseada (corresponde al BER = 2.44% más un margen de error). Se continúa con la próxima frecuencia y se comienza con el paso

80 También se toma en cuenta que si se pretende aumentar la potencia de la señal no deseada más allá del límite que puede soportar el generador de frecuencia se detiene el proceso y se continua con la siguiente frecuencia. El algoritmo que se diseñó se ajusta automáticamente a las diferentes situaciones que se pueden presentar, pasando rápidamente por las frecuencias que en las cuales no se detecta degradamiento de la señal y deteniéndose en las que si lo hay. Tabla 4-2. Definición del parametro RxQual RxQual Rango del BER 0 BER < 0,2% 1 0,2 < BER < 0,4 2 0,4 < BER < 0,8 3 0,8 < BER < 1,6 4 1,6 < BER < 3,2 5 3,2 < BER < 6,4 6 6,4 < BER < 12,8 7 12,8 < BER Módulos de Conexión con los equipos Lo primero fue crear una clase que pudiese modelar al CMD 55 con todas las funciones que se necesitaban. Se busco implementar funciones básicas tales como realizar una llamada, cambiar el canal de comunicación, o el nivel de control de potencia PCL. Luego con el desarrollo de la aplicación se fueron expandiendo a más y más funciones según se necesitaban. Para cada uno de los equipos se creo un objeto que lo modela, así al momento de cambiar un equipo sólo hace falta de modificar la clase que lo define. La clase CMD modela al CMD 55, la clase SME modela al generador de señales SME 03, la clase HPSG modela al generador de señales HP 8648C, la clase ADV modela al analizador de espectro R3131. De esta manera cada equipo es independiente en software Conexión con Excel Una vez que se han obtenido los resultados de las mediciones hay que exportar la información para que pueda ser utilizada. Entre los programas que existen para el manejo de datos se eligió Microsoft Excel para realizar esta tarea. Se eligió porque permite manejar los datos, aplicar formulas, realizar comparaciones, estadísticas, etc. El problema que se encontró fue justamente en llevar los datos a Excel. Una primera solución que se estudió fue escribir los datos en un archivo de texto, y luego abrirlo y transformarlo a una hoja de calculo, cosa que Excel permite hacer. Sin embargo, esto posee una gran desventaja: no es automático, el programa 4-40

81 generaría el archivo de texto pero exportarlo desde Excel quedaría al usuario. La segunda opción estudiada fue la que se implementó. La idea es que una vez que se tengan los datos estos sean escritos automáticamente en Excel. Encontrar la manera de escribir en Excel desde un programa escrito en Visual C++ no fue una tarea sencilla, ya que la mayoría de la información sobre Excel y su automatización está escrito para las macros en Visual Basic, cosa que no sirve para mucho. Después de mucho buscar se encontró un ejemplo en la librería MSDN de Microsoft msdn.microsoft.com llamado COMEXCEL, que justamente permite hacer lo que se desea. Se utiliza la tecnología COM para acceder a la librería de funciones de Excel y poder tener control sobre él. De esta manera se logra, iniciar Excel, abrir una hoja de calculo, escribir, borrar, en fin realizar todas y cada una de las opciones que Excel permite, ya que se esta accediendo directamente a la librería de funciones de la aplicación. El gran inconveniente de todo esto es que no existe documentación mas allá del ejemplo de COMEXCEL, donde se utilizan las funciones más básicas. Sin embargo, es procedió a la revisión de la interfaz de la librería de funciones de Excel, es decir, el archivo de Microsoft donde se declaran las funciones que Excel implementa. Fue a partir de aquí de donde se tradujeron las funciones que se necesitaron y sus parámetros, ya que no están específicamente indicados Utilización y recuperación de los datos El espacio en una hoja de cálculo de Excel es limitado (256 columnas y 65,536 filas). Por esta razón se debe elegir correctamente la posición de los datos dentro de la hoja de cálculo. Un archivo de resultados está dividido en dos partes: la primera expone el nombre de la prueba y los parámetros de configuración utilizados, la segunda presenta los resultados de las pruebas. Por cada resultado se indica el canal y la potencia utilizados. Además la celda de un resultado puede estar coloreada en amarillo, rojo o azul claro. Rojo: significa que el resultado de la prueba no esta de acuerdo con las especificaciones y por lo tanto no ha pasado los requerimientos. Amarillo: puede indicar varias cosas, y es utilizado como una alerta en el sentido de que pudo haber algún error durante la medición. Para la prueba de bloqueo significa que no se han pasado los requerimientos. Sin embargo, también indica que los equipos han alcanzado su limite máximo de potencia, por lo que pudiese existir la posibilidad de haber obtenido resultados satisfactorios. Azul claro: indica que el generador de señal ha emitido con potencia máxima. (sólo en las pruebas que utilizan un generador de señal) Conexión con el puerto infrarrojo para la calibración Para la calibración del teléfono, tanto en transmisión como en recepción, se necesita conectarse a través de la señal RF y a través del puerto infrarrojo del teléfono para escribir los valores de las ganancias encontradas en el proceso de la calibración. La comunicación se establece gracias a que la computadora posee un puerto infrarrojo. Este puerto se puede encontrar conectado 4-41

82 en los puertos de comunicación serial de la computadora COM1, COM2, COM3 o COM4 y hay que especificarlo al iniciar la calibración cuando la aplicación lo demande. Toda la gestión de comunicación con la memoria EEPROM del teléfono se realiza utilizando una interfaz que la compañía ha diseñado para comunicarse con el teléfono. Esta interfaz se encuentra dentro de una librería de funciones librería.dll. Básicamente al llamar funciones que están implementadas en la librería ella se encarga de conectarse y mandar y recibir los datos al teléfono utilizando el puerto infrarrojo. Las funciones utilizadas son propiedad de la empresa y están bajo un formato confidencial por lo que no son nombradas a lo largo del trabajo. 4-42

83 5 Resultados obtenidos en la automatización de las pruebas Para la comprobación y validación del banco de pruebas automático se trabajó en conjunto con el personal encargado de probar los terminales móviles en compañía. Con el objetivo de obtener realimentación sobre el proyecto este grupo de ingenieros probaba el banco automático mientras se desarrollaba. Así se obtuvo respuestas y proposiciones de mejoras durante todo el transcurso de desarrollo del proyecto. Aunque siempre se mantuvo la realimentación de este grupo de ingenieros, en las 3 últimas semanas se montaron 4 bancos de pruebas para que todos los ingenieros del departamento de RF los utilizaran, los probaran y contribuyeran con sus opiniones. Al final de la pasantía el banco de pruebas automatizado contó con la aprobación de cada uno de los integrantes del departamento, como se destacó en la reunión general de la última semana de pasantía. Se comprobó el funcionamiento del banco de pruebas variando cada una de los parámetros para cada una de las pruebas y verificando que el resultado obtenido es el correspondiente a una medición manual. Durante el proceso de validación se alcanzó a probar por lo menos 30 teléfonos para los cuales se procedió a comparar los resultados obtenidos por el banco automático con los resultados obtenidos manualmente. Estos resultados coincidieron en un 100%. El banco de pruebas que se diseñó garantiza en un 100% que todos los resultados obtenidos automáticamente son exactamente los resultados medidos por los equipos. Esto fue comprobado a satisfacción de todo el equipo de RF. En la Tabla 5-1 se describe el cronograma de trabajo que se cumplió. Se puede observar que se dedicaron en total 5 de 20 semanas para la validación e integración del proyecto como un sistema en las cuales se trabajó en el perfeccionamiento del mismo bajo las recomendaciones de los miembros del departamento. Como muestra del funcionamiento del banco de pruebas automatizado se presentan una serie de resultados que han sido producidos por éste mismo: El anexo D contiene un cuadro con resultados de las pruebas del error de fase y frecuencia aplicada a dos teléfonos diferentes. Los resultados de la parte superior son de un teléfono defectuoso y en la parte inferior de otro en buen estado. En ambos casos se realizó la prueba en el canal 80 para todos los niveles de potencia PCL y utilizando la misma configuración, descrita en la Tabla 5-2. En el anexo E se presentan los resultados satisfactorios de realizar la prueba de potencia de salida a un teléfono que funciona correctamente. Igual que en el caso anterior, se aplicó la prueba en el canal 80 para todos los niveles de potencia PCL utilizando la configuración estándar que se especifica en el apartado Prueba de Potencia de Salida del Transmisor y Sincronización del Pulso de Potencia. En los resultados se puede observar que se cumple con el límite de potencia promedio en todos los casos. También se han mantenido dentro de los límites las rampas de potencia para las medidas máximas, promedio y mínimas. 5-1

84 Los resultados que se muestran en el anexo F han sido obtenidos al aplicar la prueba del indicador de la intensidad de la señal de radio a un teléfono que no posee una calibración en recepción adecuada. En la configuración se le pide al teléfono que reconozca un nivel de potencia de 90 dbm en el canal 80 y para todos los niveles de potencia PCL. Se puede observar que el nivel reportado por el teléfono, que se encuentra en la quinta columna, está por debajo de los 90 dbm. En el anexo G se presentan los resultados de realizar la prueba del espectro de modulación a un teléfono. En este caso la prueba se aplica a un nivel de potencia fijo PCL 19 para algunos canales y según la configuración de la Tabla 5-3. En los resultados tenemos que ocurre un solo fallo para el canal En los resultados del anexo H se puede apreciar el desempeño de un teléfono ante la prueba de la tasa de error de bits (BER). Para éste caso específico se mide el RBER a los niveles de potencia recibidos de -90, -100, -102 y 110 dbm en el canal 80 para todos los niveles de potencia PCL y según la configuración de la Tabla 5-4. Se puede observar que a medida que disminuye el nivel de potencia recibido aumenta el RBER. Esto ocurre porque el nivel de potencia recibido comienza a ser comparable con el ruido, lo que hace disminuir la relación señal a ruido y que aumente el número de errores. Otro punto importante es la notable reducción del tiempo de prueba. En la Tabla 5-5 se presentan una recolección de resultados obtenidos a partir de mediciones de la duración de ejecución de las pruebas. Podemos ver que la eficiencia lograda al utilizar la herramienta automática diseñada es siempre mayor. Estos resultados fueron obtenidos para cada prueba individual, incluyendo la realización de 16 medidas correspondientes a las 16 potencias de emisión o PCL posibles para la banda de 900 MHz y a una sola frecuencia. Podemos apreciar como aumenta considerablemente la eficiencia y ésta aumentará mucho más al incrementar la cantidad de pruebas a realizar. Los puntos donde más se gana en eficiencia son: la generación automática del reporte en el MS Excel y en la alta velocidad de la computadora en hacer las medidas necesarias. Sobre todo si se considera que se pueden lanzar pruebas largas durante toda la noche y recuperar los datos a la mañana siguiente. Este tiempo nocturno que antes se perdía ahora se gana y ayuda al desarrollo y al proceso de producción. 5-2

85 Tabla 5-1. Cronograma de trabajo logrado Semana Objetivo 1 4 al 10 mar zo - Introducción a la empresa. - Introducción al sistema de pruebas y equipos - Introducción al lenguaje Visual C++. - Familiarizaron con el bus GPIB. - Recopilación de una lista de pruebas de la norma GSM. - Recopilación de los parámetros necesarios para cada una de las pruebas. - Definición de la interfaz según las necesidades de la empresa. - Funcionamiento del GPIB 2 11 al 17 marzo - Programación de la interfaz con Excel 3 18 al 24 marzo - Programación y verificación de la prueba de fase al 31 mar - Programación y verificación de la prueba de rampa de potencia. - Programación y verificación de las pruebas del espectro de modulación y conmutación 5 1 al 7 abril - Programación y verificación de las pruebas del espectro de modulación y conmutación - Programación y verificación de la prueba de RSSI 6 8 al 14 abril - Programación de la prueba de nivel de sensibilidad - Programación y validación de la prueba del rango del nivel utilizable en la entraba del receptor - Programación y verificación de la prueba de corriente máxima 7 15 al 21 abril - Validación del sistema como un conjunto 8, 9, de abril al 12 mayo - Programación de la prueba de bloqueo al 19 mayo - Programación de la prueba de rechazo de íntermodulación al 26 mayo - Programación de la prueba de rechazo co-canal de mayo al 2 de junio - Programación de la prueba de rechazo de canal adyacente 14 3 al 9 de junio - Validación del sistema como un conjunto al 16 de junio - Programación de la calibración en transmisión para SPT al 23 de junio - Programación de la calibración en recepción para SPT al 30 de junio - Programación de la calibración en transmisión y recepción para SPT2S 18 y19 1 al 14 de julio - Validación Final al 21 de julio - Finalización del reporte - Últimos ajustes. 5-3

86 Tabla 5-2.Configuración para la prueba del anexo D Número de muestras por medida 100 Offset de frecuencial 0 Mode de decodificación Estándar Tolerancia para el average pico (fase) 10 Tolerancia para el máximo pico (fase) 15 Tolerancia para el average RMS (fase) 5 Tolerancia para el máximo RMS (fase) 5 Tolerancia del error de frecuencia (frecuencia) 90 Hz Tabla 5-3. Configuración para la prueba del anexo G Número de muestras por medida 500 Tolerancia absoluta para frecuencias < 600 khz -36 dbm Absolute Tolerance for freqs above 600 khz -56 dbm Tolerancia relativa de la potencia a ± 100 khz 0,5 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 200 khz -30 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 250 khz -33 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 400 khz -60 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 600 khz -60 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 800 khz -60 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 1000 khz -60 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 1200 khz -60 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 1400 khz -60 dbc Tolerancia relativa de la potencia a ± 1600 khz -60 dbc 5-4

87 Tabla 5-4. Configuración para la prueba del anexo H Tolerancia para el máximo de eventos de la clase Ib 1000 Tolerancia para el máximo de eventos de la clase II 1000 Tolerancia para el máximo de tramas borradas 1000 Tolerancia para el máximo del RBER 2,44 % Potencia de los timeslots no-utilizados -20 dbc Tramas enviadas para la medida 100 Condición de parada Cuando todas las muestras hayan sido enviadas Modo de medición RBER Tabla 5-5. Resultados obtenidos de la duración de las pruebas. Tiempo manual Tiempo automático Eficiencia en minutos en minutos lograda Rampa de potencia ,0 Fase y frecuencia ,0 Espectro de modulación ,7 Espectro de conmutación ,8 Tasa de error de bits ,0 Corriente maxima 7 5 1,4 Sensibilidad ,4 Indicador de intensidad de la señal 7 5 1,4 Rango utilizable del nivel de entrada en el receptor ,5 Bloqueo ,5 Rechazo co-canal ,0 Rechazo de intermodulación ,0 Rechazo del Canal adyacente ,0 Todas las pruebas ,7 5-5

88 6 Conclusiones. Con el desarrollo de la tecnología en las últimas décadas se está produciendo una revolución digital. Cada día las computadoras son más rápidas, pequeñas y capaces de manejar información. Las industrias están migrando hacia la automatización asistida por computadora, quien se está convirtiendo en el cerebro de la producción. Los productos se diseñan y construyen mediante computadoras y cada vez se reduce más la mano de obra humana en este proceso. Es más rentable mantener trabajando a una máquina 24 horas al día que contratar a algunos trabajadores que se turnen para mantener un proceso continuo por el mismo tiempo. Al utilizar computadoras se disminuye el factor de error humano y se pueden ejecutar funciones mucho más rápido y continuo que lo que una persona lo haría. Esto es especialmente valido cuando se realizan continuamente acciones que son repetitivas. Esto se traduce directamente en un aumento de la efectividad y productividad de la empresa con el consecuente beneficio económico. Estando en un medio tan competitivo como la producción y diseño de teléfonos móviles es necesario lograr y mantener el mejor y más rápido desempeño que se pueda lograr. Hay que ser más rápidos y mejores que la competencia. Hay que reducir los costos para ofrecer un producto a un mejor precio. Es una industria en que todo cuenta y el tiempo es un factor crucial para salir al mercado antes que los demás y con un mejor producto. Para ello, se trata de conseguir herramientas rápidas que permitan desarrollar el producto de una manera eficiente. Un banco de pruebas automatizado permite disminuir el tiempo de diseño al producir resultados del desempeño del producto rápidamente. De esta manera se pueden determinar con mayor facilidad los errores y defectos del diseño para su corrección. El banco de pruebas diseñado aumenta la eficiencia del proceso de diseño en hasta 7,5 veces más que si se hiciere a mano para algunas pruebas. Esto es eficiencia que gana el equipo de desarrollo y que les permitirá lograr un mejor producto en menor tiempo, aumentando a su vez la competitividad de la empresa permitiendo al producto salir más rápido al mercado. 6-1

89 7 Glosario ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number): número de canal RF absoluto. AUC (Authentication Center): centro de autenticación. Banda Base: transmisión sin modulación. Banda de Frecuencia: parte del espectro radioeléctrico que es utilizada para una emisión y que puede definirse por dos límites especificados, o por su frecuencia central y la anchura de la banda asociada. BCCH (Broadcast Control Channel): canal de control. BER (Bit Error Rate): tasa de error de bits. BSC (Base Station Controler): controlador de estación base. BSS (Base Station Subsystem): sistema de estación base. BTS (Base Transceiver Station): estación base transceptora. CDMA (Code Division Multiple Access / Acceso Múltiple por División de Código): tecnología para la transmisión digital de señales de radio entre, por ejemplo, un teléfono móvil y una estación base de radio. Clase: son "espacios" en los cuales se incluyen declaraciones de variables, procedimientos, funciones, etc. a partir de las cuales se instancian los objetos. Cobertura : rayo de alcance de la señal emitida por las antenas del servicio de telefonía móvil. COM: (Component Object Model / Modelo de Objetos Componentes) es el modelo utilizado por Microsoft para soportar y crear objetos basados en componentes. Provee capacidades para la inter-operación de objetos distribuidos. DCS (Digital Communication System / Sistema de Comunicación Digital): también conocido por GSM 1800, es utilizado en Europa y Asia-Pacífico. Utilizando una banda de frecuencias superior sirve de alternativa a la ya sobrecargada red GSM 900, pudiendo ser utilizada simultáneamente con ésta. DRX (Discontinuous Reception): recepción discontinua de datos. DSP (Digital Signal Processor): procesador de señales digitales. DTX (Discontinuous Transmission): transmisión discontinua de datos. EIR (Equipment Identity Register): registro de identidad de equipos. FACCH (Fast Associated Control Channel): canal de control asociado rápido. FCCH (Frequency Correction Channel): canal de corrección de frecuencia. FDMA (Frequency Division Multiple Access / Acceso Múltiple por División de Frecuencia): forma para mantener varios flujos de información independientes en un mismo canal de comunicación. A cada flujo de información le es atribuida una banda de frecuencias, garantizando de esta manera que éstas no se mezclen aunque sean enviados simultáneamente. FER (Frame Error Rate): tasa de tramas borradas, dado que su contenido contiene errores y no se puede utilizar. 7-1

90 GPIB (General Purpose Interface Bus / Bus de Interfaces para Propósitos Generales): bus de interfaz de propósito general. Interfaz paralela estándar IEEE 488 que se usa para adicionar sensores e instrumentos programables a un computador. GPIB utiliza un conector de 24 pines. La versión de HP es la HPIB. GSM (Global System for Mobile Communications / Sistema Global para Comunicaciones Moviles): GSM es un estándar internacional de comunicaciones digitales celulares. La familia de sistemas GSM incluye el GSM 1900, GSM 1800, el GSM 900. GSM eran originalmente las iniciales de "Groupe Speciale Mobile", pero posteriormente lo cambiaron para "Global System for Mobile Communications". HLR (Home Location Register): registro de abonados locales. IMEI (International Mobile Equipment Identifier): identificación internacional de equipo móvil. IMSI (International Mobile Subscriber Identity): identificación internacional de abonado móvil. Instancia: para poder usar una clase u objeto, hay que crear una instancia del mismo. Es decir, debemos declarar una variable y a esa variable asignarle el objeto o clase en cuestión para que podamos usarlo. Es como si tuviésemos que darle vida al objeto par poder usarlo. Interferencia: perturbación en las señales útiles o deseadas por la presencia de señales indeseadas y/o de corrientes o tensiones parásitas, originadas por aparatos eléctricos. Efecto de la superposición a una onda fundamental, de otra oscilación de frecuencia más o menos próxima, o de una perturbación parásita. MFC (Microsoft Foundation Class Library / Librería de Clases Fundamentales de Microsoft): es una librería que contiene un conjunto que clases básicas y fundamentales para el desarrollo de aplicaciones en Windows. Modulación GMSK (Gaussian Minimun Shift Keying Modulation): es un método de modulación digital derivado de la modulación por desplazamiento de fase y que se utiliza en el sistema GSM de telefonía celular. MS (Mobile Station): estación móvil. MSC (Mobile Switching Center): centro de conmutación de móviles. MSK (Minimun Shitf Keying): modulación digital mínima. Objetos: Son instancias de generadas a partir de una clase OMC: centro de operaciones y mantenimiento. PA (Power amplifier): amplificador de potencia. PCS (Personal Communications Services / Servicios de Comunicaciones Personales): término colectivo que se refiere a los servicios de telefonía móvil de América en la banda de frecuencia de 1900 Mhz. PIN (Personal Identification Number): número de identificación personal RACH (Random Access Channel): canal de acceso aleatorio. RBER (Residual Bit Error Rate): tasa de errores binarios residual. 7-2

91 RF (radiofrecuencia): frecuencia a la cual la radiación de energía electromagnética, superior a las frecuencias acústicas, pero inferior a las de la luz y el calor. RSSI (Received Strength Signal Indicator): indicación de nivel de señal recibida. RXLEV (Received Level): nivel de señal recibida. RXQUAL (Received Quality): calidad en recepción. SIM (Subscriber Identity Module/ modulo de identidad del subscriptor): es un circuito impreso de reducido tamaño que se inserta dentro del teléfono móvil GSM. Contiene información detallada del subscriptor, información de seguridad y una memoria para un directorio personal de números. TCH (Traffic Channel): canal de tráfico. TDMA (Time Division Múltiple Access / Acceso Múltiple por División de Tiempo): es una tecnología de acceso al medio en la cual se divide una frecuencia portadora en diferentes ranuras de tiempo. VCO (Voltage Controlled Oscillator): oscilador controlado por tensión VLR (Visitor Location Register): registro de abonados visitantes. 7-3

92 8 Referencias Bibliográficas [1] Lee, William C. Y.; Mobile Cellular Telecommunications: Analog and Digital Systems ; McGraw Hill, [2] Bernard J.T. Malinder; An Overview of the GSM System ; Conference Proceedings; Digital Cellular Radio Conference, Hagen FRG, Octubre 1988 [3] M. Mouly, M. B. Paulet; The GSM System Mobile Communications 49 vue Luis Bruneau, F Palaisea, Francia, 1992 [4] Technical Specification ETSI TS V6.0.1 ( ) General description of a GSM Public Land Mobile Network (PLMN) Reference DTS/SMG Q6 Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); [5] European Standard GSM version Release 1999 Radio transmission and reception ; Reference REN/SMG Q8, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+) [6] European Standard ETSI EN V8.5.1 ( ) Multiplexing and multiple access on the radio path ; GSM version Release 1999, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Reference REN/SMG Q8R3 [7] Jean-Marie Gorge; Les communications herziennes ; apuntes de clase Dept. TELECOM, INSA-Lyon, France 2002 [8] NI User Manual for Windows, NATIONAL INSTRUMENTS ; August 2000 Edition Part Number E-01 [9] Daniel Serain; Enterprise Application Integration, L architecture des solutions e-business ; 3ra Edición, DUNOD, PARIS, [10] Bruno Dubois; Manuel Pratique MEGA + Langage C++ ; Editions ENI, 2001 [11] Technical Specification TS V5.4.0 ( ) Mobile Station (MS) conformance specification, Part 1: Conformance specification ; Reference RTS/SMG QR2-1, GSM version 5.4.0, Digital cellular telecommunications system (Phase2+); 8-1

93 A. Anexo A A.1 El CMD 55 El CMD 55, que se muestra en la Figura A-1, es un tester digital de radio comunicación de la marca ROHDE&SCHWARZ. Es un instrumento que permite establecer una comunicación con un terminal móvil para reportar y medir parámetros e indicadores de la comunicación. La principal característica de este instrumento es que está diseñado para validar y probar terminales móviles en los rangos de frecuencias GSM 900 Mhz y GSM1800 Mhz. Este equipo se utilizó para simular una comunicación celular con un teléfono móvil en un ambiente lo más cercano al mundo exterior fuera del laboratorio. El CMD 55 permite simular toda un red GSM y variar toda una gran cantidad de parámetros, tal como lo hace cualquier operador celular. Figura A-1.CMD 55 de ROHDE&SCHWARZ Con el CMD 55 se pueden realizar varios tipos de pruebas sobre la comunicación: Rampa de potencia Fase y Frecuencia Espectro de modulación Espectro de conmutación Sincronización Tasa de error de bits Corriente Voltaje Análisis de audio multitono Sensibilidad A

94 Tiene la opción de ser operado a través de un panel frontal o vía remota a través de una interfaz GPIB o RS-232. En el presente proyecto se utilizó la interfaz GPIB para lograr conexión con el instrumento. Usando la conexión remota es posible modificar cada uno de los parámetros del instrumento, así mismo es posible recuperar toda la información sobre medidas e indicadores que se reportan. A.2 El SME 03 El SME 03 es un generador de señal de la marca ROHDE&SCHWARZ, que dispone de muchas funciones y permite generar una gran cantidad de tipos de señales. Se utiliza para introducir una interferencia controlada y medir la respuesta del teléfono ante ella. La gran ventaja de utilizar este equipo es que posee un puerto de conexión GPIB que permite incluirlo al sistema con gran facilidad. De esta manera se puede modificar desde la computadora la frecuencia, potencia y el tipo de señal que el equipo emite. Lo podemos observar en la Figura A-2. Figura A-2. SME 03 de ROHDE&SCHWARZ A.3 El HP8648 El HP8648 es un generador de señales de la marca HP que se muestra en la Figura A-3. Este es un segundo generador que se utiliza para las pruebas en las cuales se requiere de dos generadores, como por ejemplo en la prueba de intermodulación. Es un generador más sencillo que el SME 03 y para los requerimientos de las pruebas que usan este equipo sólo se necesita generar una onda sinuosidad pura. Dispone de una interfaz GPIB la cual permite ser incorporarlo al sistema sin gran dificultad. B

95 Figura A-3. El HP8648 de Hewlett Packard A.4 El R3131 El R3131 es un analizador de espectro de la marca Avantest, se muestra en la Figura A-4. La utilidad principal de este equipo es a la hora de realizar la calibración del sistema para medir las pérdidas entre las conexiones y cables. Dispone también de una interfaz GPIB que permite incorporarlo fácilmente al sistema de medición. Figura A-4. R3131 de Avantest C

96 A.5 Filtro de Grieta o Notch El filtro Notch es del tipo elimina-banda cuya función de transferencia es: H 1+ α 1 2 β z 2 1+ β (1 + α) z + z + α z 1 2 ( z) = 1 2 La frecuencia a la cual la respuesta es cero tiene la expresión ω cos 1 0 = ( β ) ; su función de transferencia puede ser apreciada en la siguiente figura: Figura A-5. Respuesta en frecuencia de un filtro de ranura El filtro utilizado es sintonizable y permite desplazar la frecuencia de corte del filtro girando una perilla. Es utilizado para eliminar la frecuencia de la portadora de la señal GSM o DCS en algunas pruebas. El filtro utilizado se muestra en la Figura A-6. Figura A-6. Filtro de ranura D