R&S公司的TD-SCDMA測量解決方案

關(guān)鍵字：TD-SCDMA測量

1、引言

2000年5月，我國提出的TD-SCDMA技術(shù)被國際電聯(lián)批準為第三代移動(dòng)通信國際標準。2001年3月，TD-SCDMA標準被3GPP（第三代移動(dòng)通信伙伴項目）接納，標志著(zhù)TD-SCDMA成為未來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域內的一個(gè)重要標準和發(fā)展方向。2006年1月，信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了《2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )設備技術(shù)要求》等23項通信行業(yè)標準，可以看到目前TD-SCDMA在中國已經(jīng)渡過(guò)了最初的研發(fā)設計驗證階段，各種相關(guān)標準逐漸完善起來(lái)，并且進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò )規劃和優(yōu)化階段。

羅德與施瓦茨公司（Rohde Schwarz）是歐洲最大的電子測量儀器生產(chǎn)廠(chǎng)商，一直活躍在測試與測量、信息及通信技術(shù)領(lǐng)域中。作為全球領(lǐng)先的測試與測量設備廠(chǎng)商，RS公司時(shí)刻關(guān)注著(zhù)TD-SCDMA的發(fā)展，目前可以提供TD-SCDMA系統的從信號產(chǎn)生到信號分析的全套解決方案——信號源和頻譜儀。信號源能夠產(chǎn)生配置靈活的TD-SCDMA信號，頻譜儀可對TD-SCDMA信號進(jìn)行調制域、時(shí)域、頻域和碼域的測量分析。

2、TD-SCDMA測試儀器介紹

RS提供了一系列的儀器以滿(mǎn)足不同的TD-SCDMA測試需求，下面簡(jiǎn)單介紹一下本文中提到的測試儀器（見(jiàn)圖1）。

圖1　RS公司的TD-SCDMA測量解決方案SMU200A+FSQ

2.1　雙通道矢量信號源SMU200A

雙通道矢量信號源SMU200A將兩個(gè)獨立的信號源集成在一個(gè)單元中，可以滿(mǎn)足現代通信系統的研發(fā)和生產(chǎn)中遇到的所有需求。其出色的射頻和基帶特性表現為：

（1）具備兩套完全獨立的基帶和射頻通路：可以用一臺儀器同時(shí)產(chǎn)生有用信號和干擾信號。

（2）內置衰落模擬和AWGN（加性高斯白噪聲）：可以支持TD-SCDMA測試規范中要求的各種多徑衰落和AWGN模擬。

（3）極低的SSB相位噪聲，典型值為-135dBc/Hz（f=1GHz，20kHz載波偏移）：極低的相位噪聲在當干擾源頻率非常接近有用信號時(shí)是必須的。

（4）極優(yōu)異的ACLR特性：對于3GPPFDD ACLR的典型值：+70dB：這在進(jìn)行射頻模塊，特別是放大器模塊的測試是極為重要的。

（5）電平穩定時(shí)間和頻率穩定時(shí)間極短，因而適合自動(dòng)化測試需求。

SMU200A不僅可以輸出各種連續波、模擬調制信號、數字調制信號，而且通過(guò)選配不同的選件，可以產(chǎn)生GSM，IS-95，WCDMA，TD-SCDMA，cdma2000，WLAN802.11等各種數字標準信號。該儀器加上選件任意波形發(fā)生器SMU B1O和TD-SCDMA信號產(chǎn)生軟件SMU-K50和K51可產(chǎn)生TD-SCDMA信號。

2.2　SMJ1OOA單通道矢量信號源

SMJ100A是基于SMU平臺的單通道矢量信號源，它提供了模擬和數字調制解決方案。這個(gè)系列的儀器特別考慮了第三代數字移動(dòng)通信方面的需求。標配的高性能I/Q調制器保證了小的誤差矢量幅度和高的交調抑制度。由于使用了現代數字處理器技術(shù)，可以使之產(chǎn)生高精度、高數據速率的數字調制信號。

2.3　FSU頻譜儀

FSU頻譜儀是RS公司頻譜分析儀中最出色的一款，擁有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，這使得測勘淶酶加簡(jiǎn)單、快速和可靠。它可以τ迷諫杓蒲蟹、品質(zhì)管理和產(chǎn)品生產(chǎn)等方面。其出色的特性為?

（1）TOI＞20dBm，典型值為25dBm，1dB壓縮點(diǎn)為13dBm，顯示平均噪聲電平（DANL）為-158dBm（1Hz分辨帶寬）：這是保證FSU極佳動(dòng)態(tài)范圍的基本要素。在進(jìn)行雜散測試和ACLR測試時(shí)，儀器的動(dòng)態(tài)范圍是最關(guān)鍵的。

（2）對于3GPP信號，擁有77dB的ACLR（典型值）：高ACLR是進(jìn)行射頻模塊測試所必需的。

（3）相位噪聲在偏離載波10MHz處典型值為-160dBc（1Hz）。

FSU是一款通用的頻譜儀，它可以對各種通用信號進(jìn)行頻域測量。在其硬件基礎上，可以通過(guò)配置不同的固件來(lái)測試GSM，WCDMA，TD-SCDMA，IS-95，cdma2000，BLUETOOTH，WLAN802.11等各種數字標準信號。

2.4　FSP頻譜儀

FSP是一款中檔頻譜儀，它具備高集成度的前端、全數字信號處理技術(shù)的后端和RS公司設計的專(zhuān)用ASIC等，這些創(chuàng )新的技術(shù)產(chǎn)生了一款具有高端特性、高可靠性和高緊湊性的中檔頻譜儀。所有重要的功能和接口在這款頻譜儀中都成為標準配置。它擁有RMS檢波器和數字調制信號統計測量的CCDF功能，這些是其它中檔頻譜儀不能提供的。

2.5　FSQ信號分析儀

FSQ信號分析儀是一個(gè)合頻譜分析儀和矢量信號分析儀為一的儀器。它不僅具有與FSU同樣出色的頻譜儀特性和功能，而且還具備強勁的矢量信號分析功能，它擁有標配28MHz（可擴展到120MHz）的解調和分析帶寬，這使得FSQ在WLAN、WiMAX和3GPP的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中被廣泛應用。除了寬帶解調能力以外，它也提供了BTS的多載波測量和雜散測量所需的寬動(dòng)態(tài)范圍。

3、TD-SCDMA研發(fā)測試解決方案

根據3GPP25.142（基站）和34.122（終端）的射頻一致性測試規范，TDD模式的無(wú)線(xiàn)傳輸和接收定義了發(fā)射機、接收機的特性和系統性能的要求。其中TD-SCDMA LCR的基站/終端則是根據該規范的1.28Mcps TDD Option的要求進(jìn)行測試。上述規范是研發(fā)測試中常常采用的準則。在該階段，對被測設備的測試往往非常嚴格。以排除各種潛在的缺陷。研發(fā)測試對儀器的功能、動(dòng)態(tài)范圍、精度等要求極高。

RS提供了SMU200A+FSQ的研發(fā)測試解決方案。SMU200A可以?xún)戎脙陕藩毩⒌男盘栐?。其中一路用于產(chǎn)生有用信號，另外一路則可以產(chǎn)生規范定義的各種干擾信號。而且SMU200A可以產(chǎn)生規范要求的衰落模擬和AWGN，這樣，一臺SMU200A就能滿(mǎn)足規范對信號源的要求。FSQ的頻譜儀模式具備同類(lèi)產(chǎn)品中最佳的動(dòng)態(tài)范圍，這在進(jìn)行規范要求的雜散測試和ACLR測試是非常重要的。而FSQ的矢量信號分析模式則可以對信號進(jìn)行IQ域的分析，便于在研發(fā)階段定位和分析故障。SMU200A+FSQ是業(yè)界所能提供的最緊湊、最強勁的研發(fā)測試解決方案。

針對TD-SCDMA。RS分別推出了用于信號產(chǎn)生（K50、K51）和信號分析的（K76、K77）選件，下面簡(jiǎn)單介紹這兩個(gè)選件：

（1）TD-SCDMA信號產(chǎn)生選件K50和K51

K50軟件是內置在SMU200A或者SMJ100A儀表內部的固件，用來(lái)產(chǎn)生TD-SCDMA射頻信號，目前可以支持同時(shí)設置四個(gè)TD-SCDMA小區來(lái)模擬實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。每個(gè)小區都可以設置擾碼、同步碼、下行導頻時(shí)隙的功率和上下行轉換點(diǎn)等參數。它還可以靈活設置每一個(gè)時(shí)隙內信道的類(lèi)型、信道的數據率、信道的擴頻碼、Midamble偏移、每個(gè)信道的數據源格式等參數（見(jiàn)圖2）。設置完成后可預覽每個(gè)時(shí)隙內的信道圖和碼域分布圖，以此來(lái)驗證設置的正確性，防止碼域沖突。

圖2　SMU-K50中TD-SCDMA的各個(gè)時(shí)隙配置

K51軟件是用來(lái)產(chǎn)生具有TD-SCDMA信道編碼等擴展功能的固件，它也是內置在儀表內部。從而可以模擬實(shí)際環(huán)境中的PCCPCH和DPCH信道，PCCPCH可以映射為具有信道編碼的BCH廣播信道，DPCH可以映射為從12.2kbit/s到2048kbit/s的各種具有信道編碼的參考測量信道，而且也可以在數據中插入比特和數據塊錯誤，從而方便地進(jìn)行接收機和性能測試中的BER和BLER測試。而且K51也支持最新的HSDPA參考測量信道的信道編碼功能。

（2）TD-SCDMA信號分析測試固件FS-K76與FS-K77

基站測試固件FS-K76和終端測試固件FS-K77是針對TD-SCDMA的測試解決方案。它們可以安裝在FSQ，FSU或者FSP儀器內部，可通過(guò)GPIB和LAN接口進(jìn)行遠程控制，而且測量速度極快，可以高達每秒五次。能自動(dòng)檢測信道數據率，選擇捕獲到的TD-SCDMA信號時(shí)隙數。圖3為FSQ中對TD-SCDMA信號的測量結果。

圖3　FSQ中對TD-SCDMA信號的測量結果

在儀器內部安裝K76或K77后，我們就可以通過(guò)儀器面板上的快捷鍵測量出TD-SCDMA信號調制域的誤差矢量幅度EVM、頻率誤差和波形系數等調制精度參數，頻域的鄰信道功率泄漏比ACLR、頻譜雜散模板、功率時(shí)間圖等指標，碼域的碼域功率、峰值碼域誤差等參數。操作非常方便，而且測量結果也更加快速準確。

4、生產(chǎn)解決方案

RS公司的TD-SCMDA生產(chǎn)方案，是綜合考慮了測試項目、測試速度、可靠性、數據一致性和成本節約的解決方案，適合基站、移動(dòng)臺以及包括直放站在內的一系列網(wǎng)絡(luò )設備在內的測試需求。幫助客戶(hù)迅速地建立滿(mǎn)足要求的生產(chǎn)線(xiàn)。

TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)設備大體分為兩個(gè)大類(lèi)，一類(lèi)是手持終端設備，一類(lèi)是網(wǎng)絡(luò )端設備。不同的設備類(lèi)型，需要不同的測試方案來(lái)解決。手持終端設備，產(chǎn)量大，測試條目繁雜，不但需要考慮射頻指標，還需要考慮終端不同的測試條件和組裝條件。對于測試的實(shí)現復雜度上要求很高。網(wǎng)絡(luò )端設備，相對而言技術(shù)指標要求高而測試條件相對簡(jiǎn)單，不用考慮繁瑣的測試條件，但是需要測試儀表具有一流的測試指標和良好的數據可靠性。

4.1　終端生產(chǎn)解決方案

TD-SCMDA的手持終端的測試需求。通常會(huì )分為校準和最終測試兩個(gè)步驟：前者對終端的接收和發(fā)射機進(jìn)行射頻調制：后者在整機裝配完成后，測試整機的性能指標是否達到規定的要求。對于終端的射頻校準和最終測試，羅德與施瓦茨公司的推薦方案是FSP+SMJOOA——一套高速且經(jīng)濟的測試解決方案。

在進(jìn)行終端校準測試時(shí)，SMJ配合K50選件，可以產(chǎn)生多種速率集合下不同電平和頻率的標準信號，用于終端的接收機進(jìn)行線(xiàn)性校準。SMJ具有很快的頻率穩定時(shí)間和很大的幅度范圍，可以快速建立全頻段和全電平范圍的信號，利于提高校準的準確性和速度。頻譜儀FSP配合K77選件，可以精確地測試終端的發(fā)射功率、頻率誤差等參數，從而校準終端的發(fā)射機。

在進(jìn)行終端的最終測試時(shí)，SMJ配合TD-SCDMA實(shí)時(shí)信道編碼選件K51，可以產(chǎn)生具有完整信道信息和控制信息的下行信號，從而讓終端同步并解調下行信號，進(jìn)行BER和BLER等接收機靈敏度指標測試。同時(shí)，FSP可以測試終端的發(fā)射指標，如功率、誤差矢量幅度（EVM）、頻率誤差以及頻譜特性等。完成對終端發(fā)射機指標的測試。

4.2　網(wǎng)絡(luò )設備生產(chǎn)解決方案

RS公司為網(wǎng)絡(luò )設備的射頻測試，推薦方案是SMJ100A+FSU，這種配置具有極佳的技術(shù)指標和強大功能，可以滿(mǎn)足基站或者直放站苛刻的測試要求。網(wǎng)絡(luò )設備的測試條件一般比較靈活，廠(chǎng)家可以任意的修改設備狀態(tài)，但是對于測試系統提出了更高的要求。對于發(fā)射測試的頻譜儀，需要有強大的解調能力和動(dòng)態(tài)范圍，才能滿(mǎn)足設備在不同條件下的需求。對于接收測試，不但需要信號源能模擬終端的不同工作狀態(tài)和多個(gè)終端同時(shí)工作，還可能需要包含寬帶高斯白噪聲的情形。這些需求，都可以在SMJ100A+FSU中得到滿(mǎn)足。這套方案的技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1）高速：RS的TD-SCDMA的測試方案是基于矢量信號源與頻譜分析儀的。所有的關(guān)于TD-SCDMA的信號產(chǎn)生和信號分析，都是在儀表內部計算生成，多數采用并行技術(shù)和專(zhuān)用的協(xié)處理數據運算技術(shù)，具有很高的處理速度，不會(huì )發(fā)生數據丟失和結果顯示滯后甚至丟失問(wèn)題。非常適合生產(chǎn)線(xiàn)對于速度的要求。

（2）穩定：由于全部?jì)戎?，沒(méi)有外部計算機的參與，基于傳統穩定可靠的信號源頻譜儀，RS的TD-SCDMA可以異常穩定的工作，在生產(chǎn)線(xiàn)連續大強度高頻度的測試中，可以為客戶(hù)提供持續的穩定表現。減少生產(chǎn)中的誤測，提高一致性和產(chǎn)量。

（3）準實(shí)時(shí)：因為有很多的處理在儀表內部以并行和協(xié)處理數據運算技術(shù)形式運行，可以為客戶(hù)提供靈活的方式改變參數，而不需要等待過(guò)長(cháng)的時(shí)間。區別于波形合成或者其他的低成本實(shí)現方式，RS始終為客戶(hù)提供高效和實(shí)用。

（4）擴展性強：RS的信號源與頻譜儀，不只是可以用于TD-SCMDA的信號產(chǎn)生和分析，更可以擴展到其他的通信標準，只要增加相應的選件即可滿(mǎn)足。對于用戶(hù)而言保護了投資，擴展的范圍，提升了價(jià)值。

5、結束語(yǔ)

羅德與施瓦茨不僅在TD-SCDMA研發(fā)領(lǐng)域，而且在生產(chǎn)領(lǐng)域都提供了完整的解決方案，適用于不同的范圍。RS先進(jìn)的TD-SCDMA分析和信號產(chǎn)生選件為客戶(hù)直接快速進(jìn)入TD-SCDMA領(lǐng)域提供了最好的支持。