TD-SCDMA射頻測試解決方案

　　TD-SCDMA接收機性能指標(biāo)測試

　　根據(jù)3GPP TS25.142（基站）和TS34.122（終端）的射頻一致性測試規(guī)范要求，在TDD模式下的無線傳輸和接收部分都定義了相應(yīng)的發(fā)射機和接收機以及系統(tǒng)的性能。無論是基站還是終端,絕大部分的接收機測試項目歸根結(jié)底是BER(Bit Error Rate) / BLER(Block ErrorRate)測試。

　　安捷倫公司的N7612B Signal Studio for TD-SCDMA軟件,配合信號發(fā)生器ESG 或MXG，為TD-SCDMA 及TD-HSDPA 信號產(chǎn)生提供了一整套完備的解決方案，完全符合3GPP 以及中國通信標(biāo)準(zhǔn)委員會（CCSA）的規(guī)范要求。N7612B 的高級功能提供了全面編碼的測試信號，特別適合在PRACH 或DPCH 信道上執(zhí)行接收機BER/BLER 測量。為在測試過程中隔離不同的接收機模塊，數(shù)據(jù)凈荷可以只采用物理層編碼，也可以采用物理層和傳輸層編碼。此外，可以在DwPCH 中選擇S1/S2 旋轉(zhuǎn)，測試終端能否正確識別P-CCPCH 復(fù)幀結(jié)構(gòu)，標(biāo)出信道，或在UpPCH 信道中設(shè)置不同的上行發(fā)送定時偏置，檢驗?zāi)K或系統(tǒng)性能。

圖1  基站接收機BER 測試

　　圖1給出安捷倫測試系統(tǒng)應(yīng)用于基站廠商接收機BER 測試的一個實例參考,該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于大唐移動、中興通訊、鼎橋通信和中國普天等多家基站廠商的接收機性能驗證測試中,并已廣泛用于各基站廠商的設(shè)計研發(fā)以及運營商的招標(biāo)測試階段。

　　在圖1的測試系統(tǒng)中，首先在N7612B 中選中相應(yīng)的RMC 信道，然后設(shè)置信號發(fā)生器的波形文件觸發(fā)方式，就可以在基站的接收端通過專用測試工具計算出BER/BLER。在實際現(xiàn)場招標(biāo)測試中，一般是利用另外一臺信號發(fā)生器,產(chǎn)生預(yù)先配置好的多個干擾用戶信號或是采用信號發(fā)生器自身產(chǎn)生的AWGN 信號，來完成接收機的性能指標(biāo)測試。

　　TD-SCDMA發(fā)射機測試方案

　　基站的射頻一致性測試規(guī)范主要依據(jù)3GPP TS25.142，安捷倫公司的PSA 高性能頻譜分析儀結(jié)合TD-SCDMA 測試套件（選件211，212，213）提供了符合3GPP 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射機測試方案。該系列選件的測試項目均是一鍵式測量，實現(xiàn)了自動優(yōu)化參考電平和衰減，免去用戶手動調(diào)整的煩惱。除按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的自動測試外，該系列選件也允許用戶改變?nèi)魏我豁梾?shù)以便滿足用戶特殊的測試需求。

　　PSA在2GHz 左右的底噪性能可達(dá)到-167dBm/Hz，典型值為-169dBm/Hz，完全滿足規(guī)范要求的測試TD-SCDMA 關(guān)斷功率的頻譜儀指標(biāo)-82dBm/1.28MHz，即DANL 達(dá)到-162dBm/Hz。

　　為了同時測量高達(dá)+33dBm 的有用時隙功率和-82dBm 以下的關(guān)斷功率，PSA 采用兩次掃描法，利用PSA 的快速衰減器開關(guān)和內(nèi)置預(yù)放（Preamplifier）開關(guān)，對于不同的時段采用不同的衰減器和預(yù)放設(shè)置。具體測量方法為：對于大信號的有用時隙，設(shè)置 40dB 衰減并關(guān)閉預(yù)放；對于小信號的關(guān)斷功率處，設(shè)置0dB 衰減并打開預(yù)放，再擬合兩次的測試結(jié)果曲線，得到真實的時間模板圖。

圖2  基站發(fā)射機測試

　　使用PSA 的TD-SCDMA 測試套件包可以完成所有基站發(fā)射機的測試項，系統(tǒng)連接簡單（如圖2所示），只需要基站提供參考時鐘信號和幀同步信號即可。

圖3  直放站測試

　　圖3所示是測試直放站的系統(tǒng)連接示意圖。由于TD-SCDMA 直放站是雙向工作的，需要同時測量上行和下行信號。采用MXG或ESG配合專用軟件（ N7612B Signal Studio for TD-SCDMA）可以配置并產(chǎn)生直放站測試所需的上下行時隙同時打開的測試信號（包括DwPTS 和UpPTS），使用PSA 的TD-SCDMA 測試套件（包括選件211，212 和213）可以分析直放站的輸出信號。
 
　　圖3所示例子使用ESG 或MXG 配合N7612B Signal Studio for TD-SCDMA 軟件不僅能夠同時配置上行和下行時隙（包括DwPTS 和UpPTS），而且可以靈活地配置每個時隙的碼道、擴頻因子、調(diào)制方式、功率、midamble、以及DwPTS 相位旋轉(zhuǎn)。

圖4  T D-HSDPA信號EVM測量(16QAM)

    PSA 利用了TD-SCDMA的midamble 的同步特性，向用戶提供兩種同步方式的選擇：pilot同步或midamble 同步。在沒有DwPTS 的情況下，可以選擇midamble 同步方式，頻譜儀仍然能夠找到同步并作解調(diào)并測量EVM 和PCDE。并且PSA 還提供了對非業(yè)務(wù)時隙－DwPTS/UpPTS 的ACLR、SEM、Tx Power、EVM、PCDE 等測試項。直放站測試行標(biāo)中規(guī)定使用測試模式4 測量ACLR、EVM 和PCDE，此測試模式為三載波信號，且只有一個載波包含DwPTS。如果測試不包含DwPTS 的特定時隙EVM 時，就需要用到PSA 的midamble 同步方式。

　　直放站測試行標(biāo)中有很多關(guān)于同步開關(guān)、時間方面的測試項，比如開關(guān)準(zhǔn)確度、上升沿時間、下降沿時間等。PSA 的發(fā)射時間模板提供了這樣的高級測試功能，用戶可以利用時間軸的展開功能區(qū)觀察上升沿或下降沿的細(xì)節(jié)，并用Trigger Line、Burst Line 和Ramp Line等功能完成相應(yīng)測試。另外，用戶可以直接讀取關(guān)斷功率（Off Power）以及Trig Delay Diff，同時可以改變Trig Delay Diff 補償觸發(fā)信號和實際測試Burst 信號之間的時延。

圖5 射頻一致性測試系統(tǒng)

HSDPA測試

　　TD-HSDPA 是TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)的熱點。非連續(xù)脈沖TD-HSDPA 信道和多載波信號給TD-SCDMA 基站和終端收發(fā)信機測量與驗證提出極大的挑戰(zhàn)。

　　安捷倫公司在2006 年第一個推出了TD-SCDMA HSDPA 測試解決方案。使用ESG 或MXG 以及PSA，可以精確、快速地完成TD-HSDPA 的ACLR、PVT、EVM、PCDE 等測試，從而顯著改善設(shè)計和測試效率。ESG 或MXG 配合N7612B Signal Studio for TD-SCDMA 軟件具有強大的TD-HSDPA 信號生成能力，支持TX/DTX、ACK/NACK/CQI 配置，并支持最多達(dá)12 個載波且每載波高達(dá)2.8Mbps 的數(shù)據(jù)速率。PSA 的213 選件是一款專門針對HSDPA 測試的選件，用戶選擇該選件后可以對8PSK 和HSDPA 16QAM 信號進(jìn)行EVM 和PCDE 的測量，為用戶的研發(fā)和生產(chǎn)提供極大的幫助。

圖6 手機校準(zhǔn)測量圖例

　　TD-SCDMA射頻一致性測試解決方案

　　針對TS34.122 中規(guī)定的接收機、發(fā)射機和信道仿真條件下的性能測試，安捷倫推出了TD-SCDMA 射頻一致性測試系統(tǒng)，全面支持TS34.122 中規(guī)定的射頻測試要求。

　　安捷倫TD-SCDMA 射頻一致性測試系統(tǒng)基于安捷倫標(biāo)準(zhǔn)的無線測試管理（WTM）軟件平臺搭建。應(yīng)用軟件主要用VC 開發(fā)，部分使用VB 以便與WTM 接口和編制界面，包括測試應(yīng)用程序、系統(tǒng)校準(zhǔn)程序、數(shù)據(jù)查詢程序三個獨立的部分。應(yīng)用軟件充分考慮模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，升級和維護(hù)簡單易行，同時還可以靈活擴展，使系統(tǒng)適應(yīng)多種無線通信制式下的測量需求。

　　測試系統(tǒng)集成了E4445A、E4438C、E8257D 等安捷倫最新射頻儀器，支持各儀器具有的最新測試功能，如上文提到的各種TD-SCDMA 測試選件。

　　測試系統(tǒng)核心設(shè)備射頻接口箱由中國本地設(shè)計、馬來西亞工廠制造。由基本切換單元、專用濾波單元兩部分構(gòu)成，最大限度地保證其靈活性，可與安捷倫GS8800一致性測試系統(tǒng)融合或自身升級支持GSM、WCDMA、CDMA 等其它無線技術(shù)格式。

　　測試系統(tǒng)實現(xiàn)了TS34.122 第5、6、7 章所規(guī)定的測試用例，并被國家權(quán)威機構(gòu)用于型號核準(zhǔn)。

　　TD-SCDMA手機校準(zhǔn)應(yīng)用方案手機射頻校準(zhǔn)主要包括發(fā)射機功率校準(zhǔn)、接收機增益校準(zhǔn)和VCO(壓控振蕩器)/頻率校準(zhǔn)三部分：

　　(1) 發(fā)射機功率校準(zhǔn)是讓手機在不同頻率下發(fā)射不同功率的信號，綜測儀測量手機的實際發(fā)射功率，從而在全頻段內(nèi)各個功率級別上校準(zhǔn)手機的發(fā)射功率。

　　(2) 接收機增益校準(zhǔn)要求綜測儀產(chǎn)生在不同的頻率規(guī)定功率級別上發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)信號，手機測量接收信號強度RSSI，從而校準(zhǔn)手機接收通路的增益。

(3) VCO/頻率校準(zhǔn)可以有兩種方法：方法一是讓綜測儀發(fā)射指定頻率的信號，手機根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信號調(diào)整其VCO；方法二是讓手機在未與網(wǎng)絡(luò)同步的條件下發(fā)射指定頻率的信號，綜測儀測出其頻率誤差，從而調(diào)整手機的VCO。

表1 Agilent信號源和頻譜分析儀測試方法

　　E6601A 是安捷倫公司新一代綜測儀平臺，旨在為手機制造商提供低成本的校準(zhǔn)方案。它采用開放式Windows XP 平臺，用戶能夠在測試儀上直接開發(fā)、下載和執(zhí)行測試程序，大大節(jié)省 了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)空間和成本；其專門為高速測量而設(shè)計的全新測量架構(gòu)和業(yè)界領(lǐng)先的精度、可重復(fù)性和測量完整性，能夠顯著降低手機測試成本；其靈活的許可證，使用戶能夠通過購買最適合其制造需要的許可證選件，來有效地降低設(shè)備成本，優(yōu)化資源利用。

　　繼2006 年安捷倫在E6601A平臺上推出了GSM /GPRS /EDGE /W-CDMA/HSDPA /cdma2000/1xEV-DO 的校準(zhǔn)應(yīng)用之后，安捷倫又于今年推出了E6835A TD-SCDMA 手機校準(zhǔn)應(yīng)用，下面將對E6835A TD-SCDMA 手機校準(zhǔn)應(yīng)用做一簡單介紹：

　　多樣靈活的信號源功能：E6835A 可產(chǎn)生TD-SCDMA 調(diào)制信號，連續(xù)波信號(CW)，幅度調(diào)制信號(AM)，頻率調(diào)制信號(FM) 和雙邊帶抑制載波信號(DSB-SC)，為不同芯片廠商手機校準(zhǔn)的不同需求提供了有力保證。

　　完整的測量功能：E6835A 提供了多種符合測試標(biāo)準(zhǔn)的測量功能，如信道功率 (帶RRC濾波器的功率測試和不帶RRC 濾波器的功率測試), 鄰信道功率比(ACLR)，頻譜雜散(SEM)，EVM, 頻率誤差、峰值碼域功率，頻譜分析等。

　　動態(tài)功率校準(zhǔn)功能：此外，E6835A 還提供了手機發(fā)射機快速校準(zhǔn)方案－動態(tài)功率校準(zhǔn)功能。它能夠一次完成同一頻率上不同功率等級上發(fā)射機輸出功率的校準(zhǔn)，從而大大提高手機發(fā)射機校準(zhǔn)的效率。

　　結(jié)語

　　安捷倫為TD－SCDMA 射頻測試提供了完整的解決方案，幫助用戶診斷和定位故障。表1總結(jié)了安捷倫的矢量信號源MXG/ESG 和高性能頻譜分析儀PSA 分別配置TD－SCDMA測試選件后能滿足3GPP 規(guī)范要求測試項目的具體情況。