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(zhǔn)為第三代移動(dòng)通信國際標(biāo)準(zhǔn)。2001年3月，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)被3GPP（第三代移動(dòng)通信伙伴項(xiàng)目）接納，標(biāo)志著TD-SCDMA成為未來移動(dòng)通信領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)無線接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)要求》等23項(xiàng)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以看到目前TD-SCDMA在中國已經(jīng)渡過了最初的研發(fā)設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善起來，并且進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)規(guī)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(shè)備廠商，RS公司時(shí)刻關(guān)注著TD-SCDMA的發(fā)展，目前可以提供TD-SCDMA系統(tǒng)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(diào)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足不同的TD-SCDMA測試需求，下面簡單介紹一下本文中提到的測試儀器（見圖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(dú)立的信號源集成在一個(gè)單元中，可以滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)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(xiàn)為：

（1）具備兩套完全獨(dú)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(nèi)置衰落模擬和AWGN（加性高斯白噪聲）：可以支持TD-SCDMA測試規(guī)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(dāng)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(wěn)定時(shí)間和頻率穩(wěn)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(xù)波、模擬調(diào)制信號、數(shù)字調(diào)制信號，而且通過選配不同的選件，可以產(chǎn)生GSM，IS-95，WCDMA，TD-SCDMA，cdma2000，WLAN802.11等各種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字調(diào)制解決方案。這個(gè)系列的儀器特別考慮了第三代數(shù)字移動(dòng)通信方面的需求。標(biāo)配的高性能I/Q調(diào)制器保證了小的誤差矢量幅度和高的交調(diào)抑制度。由于使用了現(xiàn)代數(shù)字處理器技術(shù)，可以使之產(chǎn)生高精度、高數(shù)據(jù)速率的數(shù)字調(diào)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(chǔ)上，可以通過配置不同的固件來測試GSM，WCDMA，TD-SCDMA，IS-95，cdma2000，BLUETOOTH，WLAN802.11等各種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字信號處理技術(shù)的后端和RS公司設(shè)計(jì)的專用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(biāo)準(zhǔn)配置。它擁有RMS檢波器和數(shù)字調(diào)制信號統(tǒng)計(jì)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(qiáng)勁的矢量信號分析功能，它擁有標(biāo)配28MHz（可擴(kuò)展到120MHz）的解調(diào)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(yīng)用。除了寬帶解調(diào)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(jù)3GPP25.142（基站）和34.122（終端）的射頻一致性測試規(guī)范，TDD模式的無線傳輸和接收定義了發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的特性和系統(tǒng)性能的要求。其中TD-SCDMA LCR的基站/終端則是根據(jù)該規(guī)范的1.28Mcps TDD Option的要求進(jìn)行測試。上述規(guī)范是研發(fā)測試中常常采用的準(zhǔn)則。在該階段，對被測設(shè)備的測試往往非常嚴(yán)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可以內(nèi)置兩路獨(dú)立的信號源。其中一路用于產(chǎn)生有用信號，另外一路則可以產(chǎn)生規(guī)范定義的各種干擾信號。而且SMU200A可以產(chǎn)生規(guī)范要求的衰落模擬和AWGN，這樣，一臺SMU200A就能滿足規(guī)范對信號源的要求。FSQ的頻譜儀模式具備同類產(chǎn)品中最佳的動(dòng)態(tài)范圍，這在進(jìn)行規(guī)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(qiáng)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(nèi)置在SMU200A或者SMJ100A儀表內(nèi)部的固件，用來產(chǎn)生TD-SCDMA射頻信號，目前可以支持同時(shí)設(shè)置四個(gè)TD-SCDMA小區(qū)來模擬實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。每個(gè)小區(qū)都可以設(shè)置擾碼、同步碼、下行導(dǎo)頻時(shí)隙的功率和上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)等參數(shù)。它還可以靈活設(shè)置每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)信道的類型、信道的數(shù)據(jù)率、信道的擴(kuò)頻碼、Midamble偏移、每個(gè)信道的數(shù)據(jù)源格式等參數(shù)（見圖2）。設(shè)置完成后可預(yù)覽每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的信道圖和碼域分布圖，以此來驗(yàn)證設(shè)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軟件是用來產(chǎn)生具有TD-SCDMA信道編碼等擴(kuò)展功能的固件，它也是內(nèi)置在儀表內(nèi)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(shù)據(jù)中插入比特和數(shù)據(jù)塊錯(cuò)誤，從而方便地進(jìn)行接收機(jī)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，F(xiàn)SU或者FSP儀器內(nèi)部，可通過GPIB和LAN接口進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而且測量速度極快，可以高達(dá)每秒五次。能自動(dòng)檢測信道數(shù)據(jù)率，選擇捕獲到的TD-SCDMA信號時(shí)隙數(shù)。圖3為FSQ中對TD-SCDMA信號的測量結(jié)果。

圖3　FSQ中對TD-SCDMA信號的測量結(jié)果

在儀器內(nèi)部安裝K76或K77后，我們就可以通過儀器面板上的快捷鍵測量出TD-SCDMA信號調(diào)制域的誤差矢量幅度EVM、頻率誤差和波形系數(shù)等調(diào)制精度參數(shù)，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(biāo)，碼域的碼域功率、峰值碼域誤差等參數(shù)。操作非常方便，而且測量結(jié)果也更加快速準(zhǔn)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(xiàng)目、測試速度、可靠性、數(shù)據(jù)一致性和成本節(jié)約的解決方案，適合基站、移動(dòng)臺以及包括直放站在內(nèi)的一系列網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在內(nèi)的測試需求。幫助客戶迅速地建立滿足要求的生產(chǎn)線。

TD-SCDMA無線設(shè)備大體分為兩個(gè)大類，一類是手持終端設(shè)備，一類是網(wǎng)絡(luò)端設(shè)備。不同的設(shè)備類型，需要不同的測試方案來解決。手持終端設(shè)備，產(chǎn)量大，測試條目繁雜，不但需要考慮射頻指標(biāo)，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(xiàn)復(fù)雜度上要求很高。網(wǎng)絡(luò)端設(shè)備，相對而言技術(shù)指標(biāo)要求高而測試條件相對簡單，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(biāo)和良好的數(shù)據(jù)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。通常會分為校準(zhǔn)和最終測試兩個(gè)步驟：前者對終端的接收和發(fā)射機(jī)進(jìn)行射頻調(diào)制：后者在整機(jī)裝配完成后，測試整機(jī)的性能指標(biāo)是否達(dá)到規(guī)定的要求。對于終端的射頻校準(zhǔn)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(jì)的測試解決方案。

在進(jìn)行終端校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)信號，用于終端的接收機(jī)進(jìn)行線性校準(zhǔn)。SMJ具有很快的頻率穩(wěn)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(zhǔn)的準(zhǔn)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(shù)，從而校準(zhǔn)終端的發(fā)射機(jī)。

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(diào)下行信號，進(jìn)行BER和BLER等接收機(jī)靈敏度指標(biāo)測試。同時(shí)，F(xiàn)SP可以測試終端的發(fā)射指標(biāo)，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(jī)指標(biāo)的測試。

4.2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)解決方案

RS公司為網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(biāo)和強(qiáng)大功能，可以滿足基站或者直放站苛刻的測試要求。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的測試條件一般比較靈活，廠家可以任意的修改設(shè)備狀態(tài)，但是對于測試系統(tǒng)提出了更高的要求。對于發(fā)射測試的頻譜儀，需要有強(qiáng)大的解調(diào)能力和動(dòng)態(tài)范圍，才能滿足設(shè)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(nèi)部計(jì)算生成，多數(shù)采用并行技術(shù)和專用的協(xié)處理數(shù)據(jù)運(yùn)算技術(shù)，具有很高的處理速度，不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失和結(jié)果顯示滯后甚至丟失問題。非常適合生產(chǎn)線對于速度的要求。

（2）穩(wěn)定：由于全部內(nèi)置，沒有外部計(jì)算機(jī)的參與，基于傳統(tǒng)穩(wěn)定可靠的信號源頻譜儀，RS的TD-SCDMA可以異常穩(wěn)定的工作，在生產(chǎn)線連續(xù)大強(qiáng)度高頻度的測試中，可以為客戶提供持續(xù)的穩(wěn)定表現(xiàn)。減少生產(chǎn)中的誤測，提高一致性和產(chǎn)量。

（3）準(zhǔn)實(shí)時(shí)：因?yàn)橛泻芏嗟奶幚碓趦x表內(nèi)部以并行和協(xié)處理數(shù)據(jù)運(yùn)算技術(shù)形式運(yùn)行，可以為客戶提供靈活的方式改變參數(shù)，而不需要等待過長的時(shí)間。區(qū)別于波形合成或者其他的低成本實(shí)現(xiàn)方式，RS始終為客戶提供高效和實(shí)用。

（4）擴(kuò)展性強(qiáng)：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(kuò)展到其他的通信標(biāo)準(zhǔn)，只要增加相應(yīng)的選件即可滿足。對于用戶而言保護(hù)了投資，擴(kuò)展的范圍，提升了價(jià)值。

5、結(jié)束語

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)生選件為客戶直接快速進(jìn)入TD-SCDMA領(lǐng)域提供了最好的支持。