TD2SCDMA終端綜合測試儀物理層的軟硬件設計
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1 引 言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201809/388529.htm最近，TD-SCDMA 綜合測試儀引起國內研究機構和國外測試儀表業(yè)巨頭很大興趣。文獻[1]指出了TD2SC2DMA 綜合測試儀是產(chǎn)業(yè)鏈的薄弱環(huán)節，文獻[1-2]提出了采用綜測儀構建一致性測試系統的方案。Agilent、R S 等計劃推出相應產(chǎn)品或正在進(jìn)行研發(fā)。
綜合測試儀總體結構都由物理層、高層協(xié)議棧、主控，測量算法4 部分組成。TD-SCDMA 與WCD2MA、CDMA2000 、GSM 綜合測試儀的主要區別是物理層，其他部分可以借鑒已有測試系統。文獻[3 ]給出了WCDMA/ GSM 手機測試系統主控的軟件設計。
TD-SCDMA 系統與WCDMA 系統高層協(xié)議?；鞠嗤?。測量算法也可以借鑒W DM 綜合測試儀的相應算法。所以實(shí)現物理層是實(shí)現TD-SCDMA 綜合測試儀的關(guān)鍵，需要重新研究設計。
綜合測試儀物理層具有系統仿真功能和射頻數據采集雙重任務(wù)。一般基站的物理層功能與系統仿真功能類(lèi)似。雖然目前已經(jīng)有大量文獻討論WCDMA 基站實(shí)現各個(gè)方面的問(wèn)題，如文獻[4]比較了各種硬件平臺方案，文獻[5] 分析了各個(gè)算法的快速實(shí)現方法。但是，由于綜合測試儀物理層具有雙重任務(wù)，所以需要研究設計新的物理層實(shí)現方案來(lái)滿(mǎn)足要求。
本文在第2 部分簡(jiǎn)要介紹了物理層與綜合測試儀其他部分的接口，第3、4 部分分別描述了物理層硬件平臺實(shí)現方案，DSP 和F PGA 程序設計方案。第5部分總結了物理層實(shí)驗結果。
2 物理層接口
綜合測試儀采用XI 總線(xiàn)架構，邏輯功能如圖1示。
圖1 綜合測試儀邏輯功能圖
綜合測試儀物理層通過(guò)LVDS ( 低電壓差分信號) 接收來(lái)自Ae roFlex3030 的12 倍速I(mǎi)Q 信號，經(jīng)過(guò)處理，把結果分2 路通過(guò)PXI 傳給測量算法以及協(xié)議棧。測量算法接收到物理層采集的12 倍速數據，得出ACL R、OBW、EVM 等測量數值。高層協(xié)議棧接收物理層解調的TD-SCDMA 信號，進(jìn)一步進(jìn)行L2 、L3 等高層協(xié)議處理。同時(shí)，物理層接收高層協(xié)議棧的數據，使用3 GPP 協(xié)議規定的算法進(jìn)行處理之后，以1 倍速信號通過(guò)L VDS 傳輸到AeroFlex3020 ,最后通過(guò)功分器發(fā)射給待測終端。
3 物理層硬件平臺
物理層采用通用DSP 加FPGA 架構， 如圖2所示。
圖2 物理層硬件架構圖
硬件選用高性能的DSP 處理芯片---德州儀器面向通信應用的TMSC320C6416 處理器，其參數如下：主頻1 GHz ,二級緩存1 MB ,配備維特比協(xié)處理器(VCP) ,Turbo 碼譯碼協(xié)處理器( TCP) .F PGA 選用最新的Xilinx Vertex 芯片。
FP GA 與DSP 通過(guò)EMIFA 口以SBSRAM 方式連接，EMIF 時(shí)鐘采用100 MHz[ 6 ]，以確保高速數據交換。本設計沒(méi)有采用單獨的PXI 接口芯片，而采用TMSC320C6416 內置的PXI 接口模塊。采用這種XI 硬件連接，同時(shí)使用優(yōu)化后W 編寫(xiě)的驅動(dòng)程序，完全可以滿(mǎn)足射頻12倍速信號采集的要求，而實(shí)現更加簡(jiǎn)單。
4 DSP 和FPGA 程序設計
4.1 FPGA 程序設計
F PGA 采用ISE 開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用VHDL 語(yǔ)言描述FPGA 硬件電路。綜合測試儀物理層與一般基站物理層不同，要實(shí)現更加復雜的流程， 所以把盡量多的任務(wù)在DSP 完成。F PGA 內部只接收DSP 輸出的單倍速的數字信號，根據3 GPP 協(xié)議，實(shí)現根升余弦濾波，采用內插方法，把單倍速的數字信號變?yōu)?4 倍速信號， 通過(guò)L VDS 模塊發(fā)送給AeroFlex 3020。同時(shí)，接收Are2oFlex3030 的24 倍速，數據分成2 路，一路4 倍速信號經(jīng)過(guò)根升余弦用于解調TD-SCDMA 信號，另外一路12 倍速信號用于測量。
4.2 DSP 程序設計
DSP 主要功能是根據3 GP P 協(xié)議接收高層傳輸的信息，產(chǎn)生TD-SCDMA 信號，傳輸給FPGA 以及接收FPGA 4 倍速數字信號，之后解調TD-SCDMA 信號，把解調后的信號傳給高層。同時(shí)傳送12 倍速信號給射頻測量。DSP 流程圖如圖3 所示。
圖3 DSP 流程圖
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