1、 硕士研究生学位论文题目： TD-SCDMA 终端射频一致性测试理论与研究学 号： 0 4 5 4 7 4 姓 名： 王 冰 专 业： 通信与信息系统 导 师： 张 平 姜 军 学 院： 电信工程学院 2007 年 2 月 13 日北京邮电大学硕士研究生学位论文 声明独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表
2、示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后遵守此规定）保密论文注释：本学位论文属于保密在 年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名： 日期： 导师签名： 日期：
3、 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要-1 -TD-SCDMA 终端射频一致性测试理论与研究摘 要本文内容为作者在研究生阶段所参与的项目 TD-SCDMA 终端综测仪的研发工作。该仪表具备 TD-SCDMA 系统模拟器、TD-SCDMA 信号发生器和 TD-SCDMA 终端信号分析仪的功能，通过模拟基站、RNC 和核心网的信令功能，拉动终端在各种不同状态下完成包括终端的射频和协议的一致性性能测试，可广泛应用于 TD-SCDMA 芯片制造与手机设计、研发，TD-SCDMA 终端认证、制造和维修等领域。在项目中作者主要负责研究与实现基于 3GPP 协议 34.122 的终端一致性测试中终端接收机及
4、发射机所有测试项完整的方案制定、仿真到实现，及负责开发与维护仪表前端射频模块在整个仪表中的应用。论文的主要内容如下：一、首先回顾了第三代移动通信的发展背景及 TD-SCDMA 系统及其特点。二、介绍 TD-SCDMA 终端综测仪的总体设计方案，对综测仪硬件及软件结构和仪表性能指标方面进行概述。三、对终端一致性测试所需 TD-SCDMA 物理层及数字信号处理等理论基础知识进行描述。四、论文的最后也是整篇主体，围绕 TD-SCDMA 终端测试项协议规定，对测试项定义及实际开发流程等展开了详细的讨论。最后简要的对整篇进行了回顾总结及展望。本论文所论述的内容已应用到 SP6010 终端综合测试仪的设计
5、与实现当中。到目前为止，该仪表已经通过多方面的测试，能够稳定运行。已被多家芯片和手机生产商所使用，反响良好。关键词：TD-SCDMA 一致性 测试 EVM ACLR 北京邮电大学硕士研究生学位论文 ENGLISH ABSTRACT-2 -THE THERORY AND RESEARCH OF TD-SCDMA TERMINAL RADIO COMMFORMANCE TESTABSTRACTThis thesis describes the works that author has taken on when participated in the project of Development
6、 of TD-SCDMA Terminal Test Set SP 60110. TD-SCDMA terminal Test Set, which integrates and achieves the functions of System simulator, signal generator and signal analyzer, can accomplish terminal conformance test including RF and protocol conformance test and provide many useful functions, such as t
7、he generation of CW signal, downlink physical channels, the call setup, release and panging, power control, etc. In the project, author is responsible for researching, designing and implementing all RF conformance testing cases including radio transmition and reception according to 3rd GPP 34.122. T
8、he main conten of this paper are organized as below:1. In the beginning of this thesis the developing background of the third generation mobile telecommunication is reviewed, and the technical characteristics of TD-SCDMA are introduced. 2. Introduce the whole design scheme of TD-SCDMA test set, espe
9、cially emphasizes the performance parameters of test set. The key RF hardware modules embedded in this test set and software 北京邮电大学硕士研究生学位论文 ENGLISH ABSTRACT- 3 -architecture has been described.3. Since the basic TD-SCDMA physic layer knowledge and digital signal processing theory is necessary for t
10、he R&D of TD-SCDMA conformance test so the algorithm requirements has been analyzed.4. The main aim of this thesis is focused on the development flow of all the TD-SCDMA conformance test cases according to protocol so we introduce the definition and meaning of test cases and detailed algorithms in c
11、hapter 5. At the end part of this thesis we also summarize the experience in the progress of project development.The content of the paper has been applied in the design and implementation of the SP6010. So far, SP6010 has passed a lot of verification, and has been used in many TD-SCDMA IC and termin
12、al manufacturers.KEY WORDS：TD-SCDMA Conformance Measurement EVM ACLR北京邮电大学硕士研究生学位论文 目录-4 -目录第一章 绪论 .11.1 移动通信系统的简介 .11.2 TD-SCDMA 系统概述 .11.3 TD-SCDMA 技术特点 .21.4 选题背景及意义 .31.5 我的主要工作 .31.6 论文的内容和结构 .4第二章 TD-SCDMA 综测仪概述 .52.1 TD-SCDMA 终端射频一致性测试介绍 .52.2 仪表软件架构及功能介绍 .72.3 仪表硬件环境介绍 .82.4 综测仪整体功能及性能指标 .92
13、.5 本章小结 12第三章 TD-SCDMA 终端射频一致性测试算法需求分析 133.1 TD-SCDMA 物理层技术 133.1.1 物理层帧结构133.1.2 TD-SCDMA 信道划分 .143.2 数字信号处理基础知识 173.2.1 FFT 及 CZT 变换 173.2.2 频偏纠正方法223.2.3 滤波器设计283.3 本章小结 32第四章 TD-SCDMA 终端射频一致性测试实现 334.1 邻道泄露比（ADJACENTCHANNELLEAKAGERATIO） 334.1.1 指标定义与测试意义334.1.2 测试需求334.1.3 测试项实现及流程334.2 占用带宽（OCC
14、UPIEDBANDWIDTH） 344.2.1 指标定义与测试意义344.2.2 测试需求344.2.3 测试项实现及流程344.3 频谱辐射模板（SPECTRUMEMISSIONMASK） 354.3.1 指标定义与测试意义354.3.2 测试需求364.3.3 测试项实现及流程364.4 开环功控（OPENLOOPPOWERCONTROL） 37北京邮电大学硕士研究生学位论文 目录- 5 -4.4.1 指标定义与测试意义374.4.2 测试需求384.4.3 测试项实现及流程384.5 闭环功控（CLOSELOOPPOWERCONTROL） .384.5.1 指标定义与测试意义384.5.
15、2 测试需求394.5.3 测试项实现及流程404.6 开关时间模板（POWERVSTIME） .404.6.1 指标定义与测试意义404.6.2 测试需求414.6.3 测试项实现及流程414.7 波形质量（WAVEFORMQUALITY） 424.7.1 指标定义与测试意义424.7.2 测试需求484.7.3 EVM 测试原理 484.7.4 测试项实现及流程534.8 码域功率（CODEDOMAINPOWER） 544.8.1 指标定义与测试意义544.8.2 CDP 应用 554.8.3 测试项实现及流程564.9 本章小结 56第五章 总结与展望 57致谢 59参考文献 60北京邮
16、电大学硕士研究生学位论文 绪论- 1 -第一章 绪论移动通信系统的发展已经历了两代，第一代移动通信是模拟语音移动通信，第二代是数字通信，主要业务是语音，目前广泛使用的 GSM、窄带 CDMA(IS-95)就是第二代系统。现在在世界上很多国家已经开始运营第三代移动通信系统业务。第三代移动通信是覆盖全球的多媒体移动通信，主要的特点之一是可实现全球漫游。1.1 移动通信系统的简介商用移动通信从 80 年代初开始飞速发展，目前正处于第二代移动通信的成熟发展和向第三代移动通信的逐步演进阶段。第一代是模拟蜂窝移动系统。1978 年底，美国贝尔实验室首先提出蜂窝网的概念，并研制成功先进移动电话系统（AMPS
17、 ） 。1983 年，蜂窝移动通信系统首次在芝加哥投入商用。其他工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是蜂窝网技术的提出。由于实现了频率复用，蜂窝网（即小区制）系统大大提高了系统容量。第二代是以 GSM、D-AMPS 和 IS-95 为代表的数字蜂窝移动通信系统。特点是数字化、时分多址（TDMA） 、工作频段一般为 900MHz。与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有保密性强、频谱利用率高、能自动漫游，能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。我国目前应用的第二代蜂窝系统为欧洲标准的GSM 系统以及北美标准的窄带 CDMA（IS-9
18、5）系统。第二代移动通信系统并没有彻底解决用户的全球漫游矛盾，仍存在多系统多制式的问题，而且由于第二代数字移动通信系统带宽有限，业务基本上以话音为主，只能提供一些低速率的数据业务。随着社会的发展特别是 Internet 的迅猛发展对通信业务种类和数量需求的剧增，人们已不再满足于第二代系统，于是，第三代移动通信系统就应运而生。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)，1996 年更名为 IMT-2000(国际移动通信-2000)，意即该系统工作在 2000MHz 频段，最高业务速率可达 2000kb/s，预期在 2000 年左右得到商用
19、。1.2 TD-SCDMA 系统概述TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)是被ITU（国际电信联盟）接收的五个 IMT-2000（未来公众陆地移动通信系统）无线接口标准之一。在 2001 年 3 月 TD-SCDMA 标准又被 3GPP（下一代合作伙伴组织）北京邮电大学硕士研究生学位论文 绪论- 2 -划入 UMTS-Release4 中。涵盖了几乎所有的无线通信技术的这一标准也就成为真正的一个全球性标准，在空旷的乡村环境和稠密的城市环境、在徒步环境和高速移动性环境他都比较适用。TD-SCDMA 是一
20、种先进的 TDMA/TDD 同步操作模式的码分多址系统，它对于电路域的对称业务的服务（比如语音和视频业务）和分组域的不对称分组交换业务（比如移动互联网接入业务）都比较适合。采用 TD-SCDMA 的最大的好处是其花费将会比其他的 3G 系统要少得多，因为它有很好的频谱利用率和可以在 GSM 系统基础之上过渡，但并不影响 3G 规定的一些服务种类。1.3 TD-SCDMA 技术特点1) 终端同步就像所有的 TDMA（包括 GSM）系统一样， TD-SCDMA 的终端和移动台之间要求非常精确的同步。这种同步对于移动的终端来说是十分复杂的，因为终端与基站的距离以及信号的传输时延处于不断变化的过程当中
21、。在手机中的传输期间的精确的时间提前量排出了变化的时间延迟。为了补偿这些延迟和相邻时隙 的冲突，移动终端在接收和发射时有预先的时间偏移，所以在基站抵达的信号帧就会达到同步。到达基站的信号的精确同步的结果就是在多用户联合检测上面将会有很大的性能改善。同步配置将会比非同步配置有很大的优越性。首先，终端路线跟踪的实现将会有很大的改善，并且对于终端的定位的计算量将会有很大的减少。另外，在同步系统中，当不在接受或者传送信息的状态下（空闲状态）移动终端可以对邻近基站的无线链路质量进行测量。这样对于为了切换可以减少搜索时间（包括频率间搜索和频率内搜索） ，这样在待命的时间内就可以带来很好的性能改善。由于有了
22、同步，TD-SCDMA 就不需要软切换技术来改变小区边缘覆盖和减少干扰。相反，TD-SCDMA 使用方便的切换可以减少在租用线路上面的花费。2) 动态信道分配技术更多的小区内部干扰的减少通过动态信道分配技术（DCA）进行达到。高级的TD-SCDMA 空中接口引用了很多种多种可用的接入技术：TDMA（时分多址接入） 、FDMA（频分多址接入） 、CDMA （码分多址接入）和 SDMA（空分多址接入） 。使用这些自由度将会带来理想的效果，TD-SCDMA 提供对于无线资源的最优的和适应的配置来适应相应的干扰，最小化小区内干扰。下面三种不同的动态信道分配技术被使用： 时间域动态信道分配（TDMA 操
23、作） ，业务被动态的分配以减少时隙间的干扰。 频域内的动态信道分配（FDMA 操作） ，业务被动态的分配以便减少在无线载波北京邮电大学硕士研究生学位论文 绪论- 3 -间的干扰（5MHz 带宽内的可用的 3 个 1.6M 载波带宽） 。 空间上的动态信道分配（SDMA 操作） ，利用智能的自适应天线选择可利用的路径来传输用户的信息。 码域上的动态信道分配（CDMA 操作） ，业务被动态的分配以减少码域上的干扰。3) 智能天线为了更好的使系统对于对抗干扰的健壮性，TD-SCDMA 基站装备了智能天线，它引用了电波成型的观念。使用全向天线，发射的电波能量对于小区内的所有方向是一样的。作为一个推理，
24、使用相同的无线载波将会在所有的邻近小区内产生小区间干扰。在其他方面，智能天线只发送和接收特定方向上的终端的信号，还可以改变接收基站的接受增益的灵敏度，增加被终端接收的能量和最小化小区内和小区间的干扰。1.4 选题背景及意义目前，GSM 和 CDMA 系统的测试仪表几乎被安捷伦和罗德-施瓦茨两个公司垄断，占有绝大部分市场。而这些公司也开发出了 3G WCDMA 终端生产测试仪表，同时也已经进行了商用。但是 TD-SCDMA 的终端生产测试仪表却远远落后于其系统和终端的发展。国内的公司在仪表方面整体比较落后，而国外的大公司虽然表现出很大的兴趣，由于TD-SCDMA 的产业还没有最终形成规模，都处于
25、观望状态，所以至今仍然很少有真正用于 TD-SCDMA 产业的仪表，都是在通用仪表上增加一些简单的测试功能，如在通用仪表上增加一些专用软件，这样的仪表在研发阶段勉强够用，但是如果进行大规模生产的话，其功能和效率上是远远达不到要求的。因此需要一套比较完整的解决方案，以促进整个产业的发展。TD-SCDMA 终端综测仪包含射频模块、物理层链路模块、主控软件及测量算法模块，如何利用各子模块间的协同配合完成一个复杂的射频一致性测量任务将是一项非常艰巨和有实际意义的工作。1.5 我的主要工作在 TD-SCDMA 终端一致性测试仪项目中，作者主要从事以下三个方面工作：1) TD-SCDMA 终端一致性测试仪
26、的整体设计和射频单元模块的系统集成调试工作：前端射频单元涉及多个模块，需要对其进行充分研究达到综测仪的整体功能需求。由于综测仪本身测试内容为终端射频指标，所以其本身的性能指标在测试中将会具有更大的挑战性。采用 PXI 总线控制技术具有良好性能指标参数的射频模块要对其进行从原理到功能上的开发以满足不同测试项的需求，而且从前期开发、指标北京邮电大学硕士研究生学位论文 绪论- 4 -验证、系统集成到最后调试每一个环节都具有很大的挑战性，但是对这些工作的完成将会对理解整个仪表的系统工作原理具有很大的帮助。2) 终端一致性测试项的设计到实现及最后的调试工作：综测仪的主要功能是实现终端射频一致性测试，其中
27、涉及测试项目内容繁多，开发过程中涉及的接口复杂，也是整个仪表开发的核心。在制定设计方案时要对协议进行详细研究，结合本系统射频模块性能参数及控制方式，制定具有完全独立知识产权的测试方案。在每一个测试项中可以说都涉及到很繁琐的信号处理流程，只有从整体上把握整个链路的信号流程才能对测试项开发工作完成的很好。在目前和以后的发展中，决定仪表的竞争能力及市场占有力方面，仪表的测试指标准确性也将会起到举足轻重的作用，所以作者完成的这部分工作也具有很大的挑战性。3) 综测仪研发项目管理工作：综测仪研发项目算法及射频模块系统集成组是一个前后共拥有 7 名研究生同学的团队，每位同学都有自己擅长的方面，在项目的研发
28、过程中分别负责一部分研发工作，可以说每个人都是专家。我需要对整个组内工作进度作出详细的计划，同时对每位研发人员的工作以周为单位进行进度跟踪，保证在规定时间内阶段性地完成项目的研发工作。在对项目进行管理的过程中，我接触到了很多项目管理方面的知识，并学会使用一些项目管理工具更好地进行项目的进度跟踪，以保证项目按期完成，这一过程使我在非技术研发领域得到了锻炼，我相信所有这些对我今后的工作将会有很大帮助。1.6 论文的内容和结构本论文围绕综测仪前端射频单元模块集成及射频一致性测试项的设计及研究实现进行详细论述，论文的内容结构安排如下：第二章 “TD-SCDMA 综测仪系统概述” ，本章主要从软件、硬件
29、结构及综测仪功能及指标特性方面进行阐述。第三章 “TD-SCDMA 终端射频一致性测试算法需求分析” ，对于终端一致性测试所必须具备的 TD-SCDMA 物理层、数字信号处理基础、频谱仪发展历史及滤波器相关基础知识进行了叙述和分析。第四章 “TD-SCDMA 终端射频一致性测试实现”此章节详细阐述了在对终端射频一致性测试项进行开发时，协议规定的测试流程、指标要求及具体实现流程。第五章“总结与展望”对整个项目进行了总结与展望。“致谢” ，向在项目开发和论文撰写过程中提供无私帮助的老师和同学们表示衷心的感谢。“参考书目” ，详细列举了论文撰写过程中所有参考资料的相关信息。北京邮电大学硕士研究生学位
30、论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 5 -第二章 TD-SCDMA 综测仪概述TD-SCDMA 终端综合测试仪具备 TD-SCDMA 系统模拟器、TD-SCDMA 信号发生器和 TD-SCDMA 终端信号分析仪的功能，全面提供 CW 波、TD-SCDMA 系统下行物理信道发生、呼叫建立、释放和寻呼、功率控制、终端射频一致性测试等复杂功能。同时仪表具有 GPIB 远程控制功能，具备丰富的外部接口，因此适合与其他仪表互连实现系统集成测试。此综测仪可广泛应用于 TD-SCDMA 芯片制造与手机设计、研发，TD-SCDMA 终端认证、 TD-SCDMA 终端制造和 TD-SCDMA 终端维修等领域中
31、。本章将对 TD-SCDMA 终端综测仪的整体架构进行介绍，首先讨论TD-SCDMA 终端一致性测试所研究的内容，然后从软件及硬件架构上进行叙述，最后给出仪表的功能及性能指标描述，下面将对上述内容进行详细阐述。2.1 TD-SCDMA 终端射频一致性测试介绍所谓一致性测试就是验证设备实现与相应协议标准的一致性，检验设备是否能够满足协议的统一要求，从而在相同的外部条件下进行相同的动作、输出相同的结果。终端一致性测试可以保证不同厂家的终端在网络内表现一致并能够互联互通，从而确保运营商的利益。3G 一致性测试包括射频一致性测试、协议信令一致性测试，对于终端来说还要进行 UICC/USIM 一致性测试
32、和声学一致性测试。以 TD-SCDMA终端为例，下表列举了一致性测试的内容和遵从的协议：TD-SCDMA 系统一致性测试内容 遵从协议射频一致性测试 3GPP TS34.122 (TDD 终端)3GPP TS 25.142 (基站)协议一致性测试 3GPP TS34.123-1, -2, -33GPP TS34.1083GPP TS34.109UICC/USIM 一致性测试 3GPP TS31.1203GPP TS31.121声学一致性测试 3GPP TS26.1313GPP TS26.132表 二-1 一致性测试相关协议北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 6 -其
33、中射频一致性测试测试手机的 RF 指标和性能是否符合规范，共包含 79 个测试用例，在 3GPP TS 34.121 和 3GPP34.122 中定义，分为如下的四个部分： TX RF Performance(Clause 5) RX RF Performance (Clause 6) Performance under fading conditions (Clause 7) RRM(Radio Resource Management)(Clause 8)终端射频一致性测试参考灵敏度电平最大输入电平邻道选择性阻塞特性 杂散响应接收互调特性接收机杂散发射射频接收机一致性测试发射功率测试（ 最大
34、发射功率 ）发射互调测试频率稳定度测试发射调制测试E V M峰值码域功率射频发射测试占用带宽频谱发射模板邻道泄漏比发射杂散输出功率动态范围测试开环功率控制 闭环功率控制最小发射功率失同步输出功率发射关功率 时间开关模板射频发射机一致性测试图 二-1 3GPP TS34.122 规定的发射机和接收机射频一致性测试项目其中，发射机特性测试项目覆盖 UE 发射功率（最大输出功率） 、频率稳定度、输出功率动态范围、射频发射、发射互调特性、发送调制等 6 个方面。输出功率动态范围包括开环功率控制、闭环功率控制、最小输出功率、输出功率的失同步处理、发射关功率、发射开/关时间模板等 6 个小项；射频发射包括
35、信道带宽、频谱发射模板、邻道泄漏抑制比、杂散发射等 4 个小项，其中信道带宽属于带内发射，其它属于带外发射；发送调制包括误差矢量幅度和峰值码域误差。接收机特性测试项目覆盖了 7 个指标内容，包括参考灵敏度电平、最大输入电平、邻道选择性、阻塞特性、杂散响应、接收互调特性和接收机杂散发射。北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 7 -2.2 仪表软件架构及功能介绍综测仪从功能上划分主要有硬件和软件两个部分：硬件部分的主要功能为：产生时钟源，射频信号发送与接收，提供数据传输的各种接口，提供所有软件程序的运行平台，提供测试结果显示和用户控制平台。软件部分主要分为五个部分：1)
36、FPGA 软件部分：提供时序同步和数据缓存处理，进行数据缓存和简单处理；2) DSP 软件部分：完成绝大部分 TD-SCDMA 物理层功能的实现，包括信号的发送和接收；3) 主控软件部分：在控制器上运行的软件，为用户提供图形界面，完成对所有硬件的控制工作，数据配置参数的显示和修改，测试数据转换测量结果的显示输出， ，以及脚本的解释等工作；4) TD-SCDMA 协议栈控制软件部分：用来实现高层协议功能，包括对三层以及非接入层数据的模拟；5) 终端射频指标测试软件部分：用来实现协议规定的所有终端的测试数据的分析性能指标的测量算法。北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 8
37、 -自检与故障处理模块功能键 键盘 触摸屏 G P I B L A NiMac用户控制模块数据显示模块测试数据处理模块G P I B 接口模块L A N 接口模块控制指令解释模块脚本更新模块默认参数存储模块3 0 1 0 驱动3 0 3 0 驱动6 0 1 0 驱动自检处理故障处理用户配置模块 硬件驱动模块3 0 2 0 驱动脚本库脚本解释射频测量控制模块启动测试获取测试结果连续测试终止测试脚本处理模块P X I 总线用户接口R R C 层信号处理模块R L C 层信号处理模块M A C 层信号处理模块高层协议处理模块物理层处理模块射频测试信号处理模块射频板组基带数据存储转发模块发射机测试功率
38、测量频谱分析信号参数分析接收机测试3 0 1 03 0 3 06 0 1 03 0 2 0CRC传输块级联与分段信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配传输信道复用比特加扰物理信道分段第二次交织物理信道映射子帧分割C R C速率匹配交织信道编码编码编码数据调制 扩频调制 物理信道合并图 二-2 综测仪整体软件架构上图为综测仪整体软件架构，从中可以清晰的分辨出各个软件模块的运行平台。2.3 仪表硬件环境介绍TD-SCDMA 终端综测仪硬件环境基于 PCI 总线架构，基本硬件单元包括主控制器、射频单元、及基带板 BBU，其中射频单元包括时钟同步、射频信号发生器、射频信号接收器、合路器、及
39、放大器单元等。北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 9 -图 二-3 系统硬件结构图高稳时钟模块输出 10MHz 的基准时钟，为射频接收模块、射频发送模块提供调制、解调用的频率源。射频接收模块的功能是将终端发射的高频信号转换为基带信号，供基带信号处理器处理。射频发送模块的功能是将来自基带信号处理器的信号调制到适合终端接受的高频信号。控制计算机通过 PXI 总线，实现对各个模块控制，配置参数等功能。2.4 综测仪整体功能及性能指标TD-SCDMA 终端综合测试仪具备 TD-SCDMA 系统模拟器、TD-SCDMA 信号发生器和 TD-SCDMA 终端信号分析仪的功能，全
40、面提供 CW 波、TD-SCDMA 系统下行物理信道发生、呼叫建立、释放和寻呼、功率控制、终端射频一致性测试等复杂功能。下面分别对综测仪所支持的功能及技术指标进行阐述：1) 综测仪产生符合 3GPP 协议的全部下行物理信道，支持各种物理信道的参数配置，以灵活地适应协议栈和各种测试的需求。产生的物理信道有： 下行导频信道（DwPCH） ； 主公共控制物理信道（P-CCPCH） ； 辅助公共控制物理信道（S-CCPCH） ； 快速物理接入信道（FPACH ） ； 专用物理信道（DPCH） ； 寻呼指示信道（PICH） ；2) 综测仪具备完整的信令流程，主要包括如下： 终端注册过程； 系统广播消息，
41、支持MIB、SB1、SIB1、SIB3、SIB5、SIB7 、SIB11、 SIB2、SIB12 和 SIB18； RMC 信令流程；北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 10 - AMR 信令流程； 用户可使用脚本配置自定义的信令流程；3) 业务类型： AMR 12.2kbps（MO 和 MT 方式） ； RMC 12.2kbps； RMC 64kbps； RMC 384kbps；4) 综测仪提供的测试项目：协议 34.122规定的测试项目编号测试项名称 综测仪包含功能测试项名 称发射机指标测试5.2 最大发射功率 功率控制测试5.3 频率稳定度 频率稳定度测试5.
42、4.1.3 开环功率控制 开环功率控制5.4.1.4 闭环功率控制5.4.2 最小发射功率 功率控制测试5.4.3 发射关功率测试5.4.4 发射开关模板 PVT5.4.5 连续发射的输出功率失同步处理失同步处理5.4.6 不连续发射的输出功率失同步处理失同步处理5.5.1 占用带宽 占用带宽5.5.2.1 频谱发射模板 频谱发射模板5.5.2.2 邻道泄漏比 邻道泄漏比5.5.3 发射机杂散辐射5.6 发射机互调特性5.7.1 EVM5.7.2 峰值码域误差功率 波形质量接收机指标测试 误码率测试 RMC12.2kbit/s 误块率测试 RMC64kbit/s6.2 接收灵敏度电平 误码率测
43、试6.3 最大输入电平 误码率测试6.4 邻道选择性 误码率测试6.5 阻塞特性 误码率测试6.6 杂散响应 误码率测试北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 11 -6.7 接收机互调特性 误码率测试6.8 接收机杂散辐 误码率测试5) CW 模式下提供的测试功能：APC 自动功率校准AGC 自动增益校准AFC 自动频率校准6) 系统模拟器技术指标：发射机指标输出阻抗 50输出连接器 N-型阴头支持的物理信道 DPCH P-CCPCH S-CCPCH PICH DwPCH FPACH下行链路时隙 0，2，6DPCH 数据速率 12.2kbps输出频率范围 330MHz
44、2.5GHz频率分辨率 1HzCW 波输出电平范围 -120dBm-20dBm(RF IN/OUT 端口)-120dBm0dBm(RF/OUT 端口)TD 信号输出电平范围 -120dBm-20dBm(RF IN/OUT 端口)-120dBm0dBm(RF/OUT 端口)-20dBm5 dBm(选配前放模块)输出电平分辨率 0.1dB输出电平误差 1dB信道输出电平调节方式 总输出功率可调各信道输出功率相对于 DwPCH （调节范围 -30dB+5dB）发射机噪底 -115dBm/Hz输出信号类型 TD-SCDMA 基站信号/CW 波支持调制方式 QPSKEVM 1%VSWR 1.3 (输出电
45、平小于-3dBm 时）I/Q 信号输出模拟 I/Q 信号 只支持模拟 I/Q 信号的输出输出阻抗 50I/Q 不平衡性 2.5%模拟 I/Q 信号 只支持模拟 I/Q 信号的输出北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 综测仪概述- 12 -触发信号子帧同步触发输出 5ms 子帧触发7) 信号分析仪技术指标：接收机指标输入阻抗 50输入连接器 N-型阴头单次分析带宽 20MHz最大安全输入电平 33dBm输入电平范围 -6530 dBm输入频率范围 330MHz2.5GHz频率分辨率 1Hz输入电平分辨率 0.1dB输入电平测量误差 1dB接收机噪底 -120dBm/Hz2.5 本章小
46、结本章在正篇论文中的地位是从整体上对综测仪的架构进行了阐述。首先介绍了TD-SCDMA 综测仪项目的意义所在，然后着重从软件功能上对其功能划分进行描述；接下来对综测仪的整体硬件平台进行介绍，对前端射频器件模块功能进行了阐述；接下来对与作者本篇论文联系比较密切的射频一致性测试的定义、目的及测试意义进行了分析；在本章最后给出了综测仪的功能详细划分和指标。北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 终端射频一致性测试算法需求分析- 13 -第三章 TD-SCDMA 终端射频一致性测试算法需求分析TD-SCDMA 终端综测仪能够实现在呼叫及非呼叫模式下的射频性能测试，然而要完成此功能需要具备大量
47、的算法基础知识。首先，对于 TD-SCDMA 的物理层基础知识的了解是必需的，要对整个的 L1 的帧结构、突发格式、信道影射及编码调制流程有比较详细的了解。在进行测试项的开发中，数字信号处理基础知识是必备的，包括 FFT、CZT 频谱分析理论、频偏纠正算法及滤波器设计等。下面对在测试项开发中所需求的算法进行分析与阐述。3.1 TD-SCDMA 物理层技术进行终端一致性测量时对于 TD-SCDMA 物理层技术的了解是必须的，下面分别对其进行展开讲述。3.1.1 物理层帧结构3.1.1.1 无线帧结构TD-SCDMA 物理信道采用四层结构：复帧、无线帧、子帧、时隙/码字。每一个无线帧时长 10ms
48、，被分成两个时长 5ms 的无线子帧，每个无线子帧包含 10 个时隙，其中 7 个时长 675us 的常规时隙，和三个特殊时隙，即下行导频时隙、上行导频时隙和保护时隙，保护时隙用以防止上下行信号互相之间干扰，还可以允许终端在发出上行同步信号时进行一些时间提前。下图为 TD-SCDMA 的帧结构。F r a m e F r a m eS u b F r a m e S u b F r a m eT S 1 T S 2 T S 3 T S 4 T S 5 T S 6T S 0D a t a 1 M i d a m l e D a t a 2 G1 0 m s5 m sD w P T S U p P T SG P3 5 2 c h i p s3 5 2 c h i p s1 4 4 c h i p s1 6 c h i p sS PS P图 三-1 TD-SCDMA 无线帧结 构3.1.1.2 常规时隙突发结构TD-SCDMA 无线子帧中包含 7 个常规突发时隙其长度为 864chip，其中有两个北京邮电大学硕士研究生学位论文 TD-SCDMA 终端射频一致性测试算法需求分析- 14 -长度为 352chip 的数据域，一个长度为 144chip 的 midamble 码，保护间隔的长度
