TDSCDMA射频测试总结.docx

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TDSCDMA射频测试总结

TD-SCDMA射频测试总结

（一）

TD－SCDMA终端一致性测试包括射频指标测试（参考标准：

3GPPTS34.122），协议信令测试（参考标准：

3GPPTS34.123）和其他测试（参考标准：

3GPPTS31.120）三类测试。

其中射频指标测试分为“发射机特性测试”“接收机特性测试”“性能指标测试”和“支持无线资源管理测试”。

发射机特性测试：

包括UE最大发射功率、频率稳定性、最小发射功率、占用带宽、邻道泄漏抑制比、杂散辐射、互调特性、开环功率控制、闭环功率控制、发射开关模板、发射关功率、频谱发射模板误差矢量幅度（EVM）、峰值域码误差（PCDE）等。

接收机特性测试：

包括接收灵敏度电平、最大输入电平、邻道选择性、阻塞特性、杂散辐射等。

性能指标测试：

包括静态传播条件下的解调、各种不同衰落条件下的DCH解调、下行链路的功率控制、上行链路的功率控制等。

支持无线资源管理测试：

包括小区选择、重选、切换等。

协议信令测试主要是保证UE的信令、协议的一致性和规范化，这部分测试主要包括三项内容：

3G网络的基本功能，电路域基本过程和分组域基本过程。

TD其他测试部分的测试内容主要有UIGG/USM测试等。

目前，MORLAB已经正式对外开展了TD产品的相关测试服务项目，通过近期研究相关标准（YD/T1367-2006 2GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网终端设备技术要求）并开展部分测试实验，我们将分期归纳TD终端产品的各个测试项目的具体内容。

现谈一谈TD终端产品发射机特性测试——UE最大发射功率的内容。

测试项目：

UE最大发射功率（单码道）

测试目的：

验证UE的最大发射功率误差不超过容限值。

UE最大发射功率过大会干扰其他信道或其他系统，而UE最大发射功率过小会缩小小区的覆盖范围。

测试方法：

按照图示搭建测试系统平台

（2）建立UE和SS之间的通话，设置UE为回环测试模式，通过SS测量UE上行时隙的输出功率。

　　（3）对RF信道Low/Mid/High进行相同的测试。

　　测试限值：

UE的标称最大发射功率取决于UE的功率等级，其最大发射功率应满足下表值：

MaximumOutputPowersinglecode

PowerClass

Nominalmaximumoutputpower

Tolerance

 1

+30dBm

+1dB/-3dB

 2

+24dBm

+1dB/-3dB

3

+21dBm

+2dB/-2dB

4

+10dBm

+4dB/-4dB

　　摩尔实验室（MORLAB）最新引进了中国电子科技集团第四十一研究所研制的TD－SCDMA终端综合测试仪AV4943，可模拟基站、RNC和核心网的信令功能。

该设备能精确测量TD终端的各项射频指标及性能指标；也可搭建测试系统来完成EMC和SAFETY的测试。

　　以上是对UE最大发射功率的简要介绍，由于TD是个才投入实际应用的技术，对其测试上还有很多不完善的地方，我们将在今后的测试服务中进一步探索、不断提高和完善。

TD-SCDMA射频测试总结

（二）

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本期总结将介绍TD终端产品发射机特性测试——上行功率控制。

根据3GPPTS34.122标准规定，UE上行功率控制分为上行开环功率控制和上行闭环功率控制。

现具体谈谈相关内容。

一、 功率控制的主要目的：

1.保证链路质量Qos要求

2.提高系统容量

3.延长手机待机时间

功率控制分为开环功率控制、内环功率控制和外环功率控制。

由于下行不存在远近效应的问题，因此TD系统以上行功率控制为主。

开环功控制伴随着随机接入过程对各个信道初始功率进行设置。

TDD方式中，开环功率控制算法能够利用上下行链路特性对称的特点，快速而准确地调整功率。

先测量下行导频，然后估算出下行链路的损耗，再将该损耗值等同于上行链路的损耗，最后计算出上行链路的发射功率。

二、 上行开环功率控制

定义：

上行开环功率控制指设置UE的UpPCH的发射电平为特定的值，系统将通过高层信令指示一个上行发射功率的最大允许值，这个值应低于由UE功率等级确定的最大功率值。

测试目的：

验证UE开环功率控制的容限是否超过指标要求，该项目测试强调UE接收机在接收范围内正确测量接收功率的能力。

测试标准：

Table1:

Openlooppowercontroltolerance（1,28McpsTDDOption） 

Normalconditions

±9dB

Extremeconditions

±12dB

三、 上行闭环功率控制

定义：

上行闭环功率控制是指UE发射机根据在下行链路接收到的一个或多个功率控制命令（TPC）而对UE发射机输出功率作出调整。

功率控制步长（ΔTPC）是指UE根据接收到一个功率控制命令（TPC_cmd）时，UE发射机输出功率的功率变化。

在UE接收到功率控制命令（TPC_cmd）后的下一个时隙内，发射机要具有根据ΔTPC或者ΔRP-TPC的数值改变其输出功率1、2或3dB的能力。

测试目的：

验证UE闭环功率控制步长是否符合指标要求，考查UE是否能正确地获得TPC命令。

测试标准：

Table2列出了发射机闭环功率控制时的输出功率步长范围。

Table3列出了发射机闭环功率控制时的平均输出功率步长范围。

功率控制命令组（TPC_cmdgroup）是一组功率控制命令的组合，它可以根据相同时间内的一系列持续的功率控制命令而得到。

Table2:

Transmitterpowercontrolrange

Table3:

Transmitteraveragepowercontrolrange

TPC_cmdgroup

Transmitterpowercontrolrangeafter10equalTPC_cmdgroups

1dBstepsize

2dBstepsize

3dBstepsize

Lower

Upper

Lower

Upper

Lower

Upper

Up

+8dB

+12dB

+16dB

+24dB

+24dB

+36dB

Down

-8dB

-12dB

-16dB

-24dB

-24dB

-36dB

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TD-SCDMA射频测试总结（三）

前两期介绍了有关TD_SCDMA功率的相关测试项，本期将简要介绍有关频谱方面的测试——占用带宽。

定义:

占用带宽是指以指定信道的中心频率为中心，包含总发射功率99%能量时所对应的频带宽度。

测试目的:

验证UE的占用带宽是否符合指标要求，避免超过指标要求的占用带宽增加对其他信道或其他系统的干扰。

初始条件：

（1）测试环境：

normal；参考TS34.122标准clausesG.2.1和G.2.2。

（2）测试频点：

lowrange,midrange,highrange；参考TS34.122标准clausesG.2.4。

测试结构图：

如图1所示，测试平台由信号发生器、测试仪、环行器构成，但目前大部分基站是集这三者为一身。

简化测试结构如图2所示。

图2

测试步骤：

（1）设置手机在loopback的测试模式下并按照下表设置参数建立其和基站间的通话。

Parameter

Value/description

ULReferencemeasurementchannel

12,2kbps,accordingtoannexC.2.1

UplinkPowerControl

SSlevelandsignallingvaluessuchthatUEtransmitsmaximumpower.

Datacontent

reallife（sufficientirregular）

annexC.2.1

Parameter

Informationdatarate

12,2kbps

RU'sallocated

1TS（1*SF8）=2RU/5ms

Midamble

144

Interleaving

20ms

Powercontrol（TPC）

4Bit/user/10ms

TFCI

16Bit/user/10ms

SynchronisationShift（SS）

4Bit/user/10ms

InbandsignallingDCCH

2kbps

PuncturinglevelatCoderate1/3:

DCH/DCCH

33%/33%

（2）在发射载波中心频率–[2.4——0.015]MHZ至发射载波中心频率+[2.4——0.015]MHZ的带宽上测试功率频谱分布，测量滤波器选用带宽为30KHZ的高斯滤波器，测量步长为30KHZ。

每一步的持续时间必须足够长以保证能够捕获激活的时隙，记录下每次测量的功率。

（3）将每次测量的功率累计计算得到总功率。

（4）从步骤

（2）中测试带宽的最低边界（下边界）开始累计功率和，把功率和为总功率的0.5%时的频率值记为最低频率。

（5）从步骤

（2）中测试带宽的最高边界（上边界）开始累计功率和，把功率和为总功率的0.5%时的频率值记为最高频率。

（6）基于步骤（4）和（5）计算占用带宽OBW：

OBW=最高频率–最低频率

   标准限值：

TD-SCDMA基于1.28Mchip/s码片速率的占用带宽为1.6MHz。

测试结果：

图3是模拟测试的结果。

以上是对TS－SCDMA占用带宽测试过程的简要介绍，相关更多测试案例将继续分期讨论和介绍。

TD-SCDMA射频测试解决方案

 为确保中国TD-SCDMA网络规模商用的成功，运营商和设备供应商需要对入网设备进行大量的测试工作，其中射频测试尤为重要。

安捷伦公司提供了符合3GPP规范要求的TD-SCDMA射频测试全面解决方案，并已广泛应用于各种基站、终端、直放站等设备测试中。

下面将分别介绍应用于接收机测试、发射机测试（包括直放站测试）、射频一致性测试以及终端校准等方面的解决方案。

TD-SCDMA接收机性能指标测试

　　根据3GPPTS25.142（基站）和TS34.122（终端）的射频一致性测试规范要求，在TDD模式下的无线传输和接收部分都定义了相应的发射机和接收机以及系统的性能。

无论是基站还是终端,绝大部分的接收机测试项目归根结底是BER（BitErrorRate）/BLER（BlockErrorRate）测试。

　　安捷伦公司的N7612BSignalStudioforTD-SCDMA软件,配合信号发生器ESG或MXG，为TD-SCDMA及TD-HSDPA信号产生提供了一整套完备的解决方案，完全符合3GPP以及中国通信标准委员会（CCSA）的规范要求。

N7612B的高级功能提供了全面编码的测试信号，特别适合在PRACH或DPCH信道上执行接收机BER/BLER测量。

为在测试过程中隔离不同的接收机模块，数据净荷可以只采用物理层编码，也可以采用物理层和传输层编码。

此外，可以在DwPCH中选择S1/S2旋转，测试终端能否正确识别P-CCPCH复帧结构，标出信道，或在UpPCH信道中设置不同的上行发送定时偏置，检验模块或系统性能。

　　图1 基站接收机BER测试

　　图1给出安捷伦测试系统应用于基站厂商接收机BER测试的一个实例参考,该系统已成功应用于大唐移动、中兴通讯、鼎桥通信和中国普天等多家基站厂商的接收机性能验证测试中,并已广泛用于各基站厂商的设计研发以及运营商的招标测试阶段。

　　在图1的测试系统中，首先在N7612B中选中相应的RMC信道，然后设置信号发生器的波形文件触发方式，就可以在基站的接收端通过专用测试工具计算出BER/BLER。

在实际现场招标测试中，一般是利用另外一台信号发生器,产生预先配置好的多个干扰用户信号或是采用信号发生器自身产生的AWGN信号，来完成接收机的性能指标测试。

TD-SCDMA发射机测试方案

　　基站的射频一致性测试规范主要依据3GPPTS25.142，安捷伦公司的PSA高性能频谱分析仪结合TD-SCDMA测试套件（选件211，212，213）提供了符合3GPP标准规定的发射机测试方案。

该系列选件的测试项目均是一键式测量，实现了自动优化参考电平和衰减，免去用户手动调整的烦恼。

除按照标准设定的自动测试外，该系列选件也允许用户改变任何一项参数以便满足用户特殊的测试需求。

PSA在2GHz左右的底噪性能可达到-167dBm/Hz，典型值为-169dBm/Hz，完全满足规范要求的测试TD-SCDMA关断功率的频谱仪指标-82dBm/1.28MHz，即DANL达到-162dBm/Hz。

　　为了同时测量高达+33dBm的有用时隙功率和-82dBm以下的关断功率，PSA采用两次扫描法，利用PSA的快速衰减器开关和内置预放（Preamplifier）开关，对于不同的时段采用不同的衰减器和预放设置。

具体测量方法为：

对于大信号的有用时隙，设置40dB衰减并关闭预放；对于小信号的关断功率处，设置0dB衰减并打开预放，再拟合两次的测试结果曲线，得到真实的时间模板图。

图2 基站发射机测试

　　使用PSA的TD-SCDMA测试套件包可以完成所有基站发射机的测试项，系统连接简单（如图2所示），只需要基站提供参考时钟信号和帧同步信号即可。

　图3 直放站测试

　　图3所示是测试直放站的系统连接示意图。

由于TD-SCDMA直放站是双向工作的，需要同时测量上行和下行信号。

采用MXG或ESG配合专用软件（N7612BSignalStudioforTD-SCDMA）可以配置并产生直放站测试所需的上下行时隙同时打开的测试信号（包括DwPTS和UpPTS），使用PSA的TD-SCDMA测试套件（包括选件211，212和213）可以分析直放站的输出信号。

　　图3所示例子使用ESG或MXG配合N7612BSignalStudioforTD-SCDMA软件不仅能够同时配置上行和下行时隙（包括DwPTS和UpPTS），而且可以灵活地配置每个时隙的码道、扩频因子、调制方式、功率、midamble、以及DwPTS相位旋转。

图4 TD-HSDPA信号EVM测量（16QAM）

　　PSA利用了TD-SCDMA的midamble的同步特性，向用户提供两种同步方式的选择：

pilot同步或midamble同步。

在没有DwPTS的情况下，可以选择midamble同步方式，频谱仪仍然能够找到同步并作解调并测量EVM和PCDE。

并且PSA还提供了对非业务时隙－DwPTS/UpPTS的ACLR、SEM、TxPower、EVM、PCDE等测试项。

　　直放站测试行标中规定使用测试模式4测量ACLR、EVM和PCDE，此测试模式为三载波信号，且只有一个载波包含DwPTS。

如果测试不包含DwPTS的特定时隙EVM时，就需要用到PSA的midamble同步方式。

　　直放站测试行标中有很多关于同步开关、时间方面的测试项，比如开关准确度、上升沿时间、下降沿时间等。

PSA的发射时间模板提供了这样的高级测试功能，用户可以利用时间轴的展开功能区观察上升沿或下降沿的细节，并用TriggerLine、BurstLine和RampLine等功能完成相应测试。

另外，用户可以直接读取关断功率（OffPower）以及TrigDelayDiff，同时可以改变TrigDelayDiff补偿触发信号和实际测试Burst信号之间的时延。

图5射频一致性测试系统

HSDPA测试

　　TD-HSDPA是TD-SCDMA网络的热点。

非连续脉冲TD-HSDPA信道和多载波信号给TD-SCDMA基站和终端收发信机测量与验证提出极大的挑战。

　　安捷伦公司在2006年第一个推出了TD-SCDMAHSDPA测试解决方案。

使用ESG或MXG以及PSA，可以精确、快速地完成TD-HSDPA的ACLR、PVT、EVM、PCDE等测试，从而显著改善设计和测试效率。

ESG或MXG配合N7612BSignalStudioforTD-SCDMA软件具有强大的TD-HSDPA信号生成能力，支持TX/DTX、ACK/NACK/CQI配置，并支持最多达12个载波且每载波高达2.8Mbps的数据速率。

PSA的213选件是一款专门针对HSDPA测试的选件，用户选择该选件后可以对8PSK和HSDPA16QAM信号进行EVM和PCDE的测量，为用户的研发和生产提供极大的帮助。

 图6手机校准测量图例

TD-SCDMA射频一致性测试解决方案

　　针对TS34.122中规定的接收机、发射机和信道仿真条件下的性能测试，安捷伦推出了TD-SCDMA射频一致性测试系统，全面支持TS34.122中规定的射频测试要求。

　　安捷伦TD-SCDMA射频一致性测试系统基于安捷伦标准的无线测试管理（WTM）软件平台搭建。

应用软件主要用VC开发，部分使用VB以便与WTM接口和编制界面，包括测试应用程序、系统校准程序、数据查询程序三个独立的部分。

应用软件充分考虑模块化系统结构，升级和维护简单易行，同时还可以灵活扩展，使系统适应多种无线通信制式下的测量需求。

　　测试系统集成了E4445A、E4438C、E8257D等安捷伦最新射频仪器，支持各仪器具有的最新测试功能，如上文提到的各种TD-SCDMA测试选件。

　　测试系统核心设备射频接口箱由中国本地设计、马来西亚工厂制造。

由基本切换单元、专用滤波单元两部分构成，最大限度地保证其灵活性，可与安捷伦GS8800一致性测试系统融合或自身升级支持GSM、WCDMA、CDMA等其它无线技术格式。

　　测试系统实现了TS34.122第5、6、7章所规定的测试用例，并被国家权威机构用于型号核准。

　　TD-SCDMA手机校准应用方案手机射频校准主要包括发射机功率校准、接收机增益校准和VCO（压控振荡器）/频率校准三部分：

（1）发射机功率校准是让手机在不同频率下发射不同功率的信号，综测仪测量手机的实际发射功率，从而在全频段内各个功率级别上校准手机的发射功率。

（2）接收机增益校准要求综测仪产生在不同的频率规定功率级别上发射标准信号，手机测量接收信号强度RSSI，从而校准手机接收通路的增益。

　　（3）VCO/频率校准可以有两种方法：

方法一是让综测仪发射指定频率的信号，手机根据标准信号调整其VCO；方法二是让手机在未与网络同步的条件下发射指定频率的信号，综测仪测出其频率误差，从而调整手机的VCO。

表1Agilent信号源和频谱分析仪测试方法

E6601A是安捷伦公司新一代综测仪平台，旨在为手机制造商提供低成本的校准方案。

它采用开放式WindowsXP平台，用户能够在测试仪上直接开发、下载和执行测试程序，大大节省了传统测试系统空间和成本；其专门为高速测量而设计的全新测量架构和业界领先的精度、可重复性和测量完整性，能够显著降低手机测试成本；其灵活的许可证，使用户能够通过购买最适合其制造需要的许可证选件，来有效地降低设备成本，优化资源利用。

继2006年安捷伦在E6601A平台上推出了GSM/GPRS/EDGE/W-CDMA/HSDPA/cdma2000/1xEV-DO的校准应用之后，安捷伦又于今年推出了E6835ATD-SCDMA手机校准应用，下面将对E6835ATD-SCDMA手机校准应用做一简单介绍：

多样灵活的信号源功能：

E6835A可产生TD-SCDMA调制信号，连续波信号（CW），幅度调制信号（AM），频率调制信号（FM）和双边带抑制载波信号（DSB-SC），为不同芯片厂商手机校准的不同需求提供了有力保证。

　　完整的测量功能：

E6835A提供了多种符合测试标准的测量功能，如信道功率（带RRC滤波器的功率测试和不带RRC滤波器的功率测试）,邻信道功率比（ACLR），频谱杂散（SEM），EVM,频率误差、峰值码域功率，频谱分析等。

动态功率校准功能：

此外，E6835A还提供了手机发射机快速校准方案－动态功率校准功能。

它能够一次完成同一频率上不同功率等级上发射机输出功率的校准，从而大大提高手机发射机校准的效率。

结语

　　安捷伦为TD－SCDMA射频测试提供了完整的解决方案，帮助用户诊断和定位故障。

表1总结了安捷伦的矢量信号源MXG/ESG和高性能频谱分析仪PSA分别配置TD－SCDMA测试选件后能满足3GPP规范要求测试项目的具体情况。

TD-SCDMA用户终端射频收发信机性能指标分析及测试

摘要:

射频收发信机是移动通信系统中的一个重要组成部分,射频收发信机性能对整个移动通信系统的性能有着重要的影响。

本文基于第三代移动通信标准TD-SCDMA系统用户终端设备射频收发信机的研究开发,分析了TD-SCDMA用户终端射频收发信机的主要性能指标要求,并对射频收发信机主要指标的测试进行了论述。

1、引言:

在ITU最终确定的5种RTT（无线传输技术）建议中,TD-SCDMA是由中国标准化组织（CWTS）代表中国向ITU提交的。

TD-SCDMA提案是在SCDMA无线本地环路（SCDMA-WLL）先进技术以及成功应用的基础上提出的。

它采用时分双工（TDD）方式,运用了多项先进的技术,如:

智能天线（SmartAntenna）技术、多用户检测（JointDetection）技术、同步码分多址（SCDMA）技术、软件无线电（SoftwareRadio）技术等。

前不久,大唐电信中央研究院与重庆邮电学院联合成功开发了TD-SCDMA试验系统用户终端设备。

TD-SCDMA终端无线接口的相关特性指标与射频收发信机息息相关。

本文介绍分析了TD-SCDMA系统用户终端收射频收发信机的主要性能指标,并对一些收发信机射频指标的测试进行了论述。

2、指标分析

下面结合TD-SCDMA相关标准文档CWTSC401V3.20/3GPPTR25.945V2.00,对TD-SCDMA用户终端收发信机的一些指标参数进行分析,并作为射频收发信机设计的重要依据。

这里主要分析如下几个指标参数:

接收灵敏度；

邻道选择性（ACS）与干扰；

线性和动态范围。

接收灵敏度

接收灵敏度（Psen）是TD-SCDMA终端射频收信机重要的指标参数,合理地确定接收灵敏度直接地决定了TD-SCDMA终端射频收发信机的性能及其可实现性。

接收灵敏度是指在确保误比特率（BER）不超过某一特定值的情况下,在用户终端天线端口测得的最小接收功率,这里BER通常取为0.001。

接收灵敏度表征着TD-SCDMA终端接收机接收能力的强弱。

CDMA系统接收机的接收灵敏度可以用下式来表示:

邻道选择性（ACS）与干扰

TD-SCDMA终端在接收到有用信号的同时还会接收到邻道上的信号（视为干扰）,为了能够正确地接收有用信号,射频收信机必须要对邻道干扰进行有效的抑制。

射频收信机的这一特性可以用邻道选择性