R&S公司的TD-SCDMA测量解决方案

关键字：TD-SCDMA测量

1、引言

2000年5月，我国提出的TD-SCDMA技术被国际电联批准为第三代移动通信国际标准。2001年3月，TD-SCDMA标准被3GPP（第三代移动通信伙伴项目）接纳，标志着TD-SCDMA成为未来移动通信领域内的一个重要标准和发展方向。2006年1月，信息产业部发布了《2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网无线接入网络设备技术要求》等23项通信行业标准，可以看到目前TD-SCDMA在中国已经渡过了最初的研发设计验证阶段，各种相关标准逐渐完善起来，并且进入了网络规划和优化阶段。

罗德与施瓦茨公司（Rohde & Schwarz）是欧洲最大的电子测量仪器生产厂商，一直活跃在测试与测量、信息及通信技术领域中。作为全球领先的测试与测量设备厂商，R&S公司时刻关注着TD-SCDMA的发展，目前可以提供TD-SCDMA系统的从信号产生到信号分析的全套解决方案——信号源和频谱仪。信号源能够产生配置灵活的TD-SCDMA信号，频谱仪可对TD-SCDMA信号进行调制域、时域、频域和码域的测量分析。

2、TD-SCDMA测试仪器介绍

R&S提供了一系列的仪器以满足不同的TD-SCDMA测试需求，下面简单介绍一下本文中提到的测试仪器（见图1）。

               图1　R&S公司的TD-SCDMA测量解决方案SMU200A+FSQ

2.1　双通道矢量信号源SMU200A

双通道矢量信号源SMU200A将两个独立的信号源集成在一个单元中，可以满足现代通信系统的研发和生产中遇到的所有需求。其出色的射频和基带特性表现为：

（1）具备两套完全独立的基带和射频通路：可以用一台仪器同时产生有用信号和干扰信号。

（2）内置衰落模拟和AWGN（加性高斯白噪声）：可以支持TD-SCDMA测试规范中要求的各种多径衰落和AWGN模拟。

（3）极低的SSB相位噪声，典型值为-135dBc/Hz（f=1GHz，20kHz载波偏移）：极低的相位噪声在当干扰源频率非常接近有用信号时是必须的。

（4）极优异的ACLR特性：对于3GPPFDD ACLR的典型值：+70dB：这在进行射频模块，特别是放大器模块的测试是极为重要的。

（5）电平稳定时间和频率稳定时间极短，因而适合自动化测试需求。

SMU200A不仅可以输出各种连续波、模拟调制信号、数字调制信号，而且通过选配不同的选件，可以产生GSM，IS-95，WCDMA，TD-SCDMA，cdma2000，WLAN802.11等各种数字标准信号。该仪器加上选件任意波形发生器SMU B1O和TD-SCDMA信号产生软件SMU-K50和K51可产生TD-SCDMA信号。

2.2　SMJ1OOA单通道矢量信号源

SMJ100A是基于SMU平台的单通道矢量信号源，它提供了模拟和数字调制解决方案。这个系列的仪器特别考虑了第三代数字移动通信方面的需求。标配的高性能I/Q调制器保证了小的误差矢量幅度和高的交调抑制度。由于使用了现代数字处理器技术，可以使之产生高精度、高数据速率的数字调制信号。

2.3　FSU频谱仪

FSU频谱仪是R&S公司频谱分析仪中最出色的一款，拥有很宽的动态范围，这使得测勘涞酶?蛹虻ァ⒖焖俸涂煽俊Ｋ?梢杂τ迷谏杓蒲蟹ⅰ⑵分使芾砗筒?飞??确矫妗Ｆ涑錾?奶匦晕??

（1）TOI＞20dBm，典型值为25dBm，1dB压缩点为13dBm，显示平均噪声电平（DANL）为-158dBm（1Hz分辨带宽）：这是保证FSU极佳动态范围的基本要素。在进行杂散测试和ACLR测试时，仪器的动态范围是最关键的。

（2）对于3GPP信号，拥有77dB的ACLR（典型值）：高ACLR是进行射频模块测试所必需的。

（3）相位噪声在偏离载波10MHz处典型值为-160dBc（1Hz）。

FSU是一款通用的频谱仪，它可以对各种通用信号进行频域测量。在其硬件基础上，可以通过配置不同的固件来测试GSM，WCDMA，TD-SCDMA，IS-95，cdma2000，BLUETOOTH，WLAN802.11等各种数字标准信号。

2.4　FSP频谱仪

FSP是一款中档频谱仪，它具备高集成度的前端、全数字信号处理技术的后端和R&S公司设计的专用ASIC等，这些创新的技术产生了一款具有高端特性、高可靠性和高紧凑性的中档频谱仪。所有重要的功能和接口在这款频谱仪中都成为标准配置。它拥有RMS检波器和数字调制信号统计测量的CCDF功能，这些是其它中档频谱仪不能提供的。

2.5　FSQ信号分析仪

FSQ信号分析仪是一个合频谱分析仪和矢量信号分析仪为一的仪器。它不仅具有与FSU同样出色的频谱仪特性和功能，而且还具备强劲的矢量信号分析功能，它拥有标配28MHz（可扩展到120MHz）的解调和分析带宽，这使得FSQ在WLAN、WiMAX和3GPP的产品研发和生产中被广泛应用。除了宽带解调能力以外，它也提供了BTS的多载波测量和杂散测量所需的宽动态范围。

3、TD-SCDMA研发测试解决方案

根据3GPP25.142（基站）和34.122（终端）的射频一致性测试规范，TDD模式的无线传输和接收定义了发射机、接收机的特性和系统性能的要求。其中TD-SCDMA LCR的基站/终端则是根据该规范的1.28Mcps TDD Option的要求进行测试。上述规范是研发测试中常常采用的准则。在该阶段，对被测设备的测试往往非常严格。以排除各种潜在的缺陷。研发测试对仪器的功能、动态范围、精度等要求极高。

R&S提供了SMU200A+FSQ的研发测试解决方案。SMU200A可以内置两路独立的信号源。其中一路用于产生有用信号，另外一路则可以产生规范定义的各种干扰信号。而且SMU200A可以产生规范要求的衰落模拟和AWGN，这样，一台SMU200A就能满足规范对信号源的要求。FSQ的频谱仪模式具备同类产品中最佳的动态范围，这在进行规范要求的杂散测试和ACLR测试是非常重要的。而FSQ的矢量信号分析模式则可以对信号进行IQ域的分析，便于在研发阶段定位和分析故障。SMU200A+FSQ是业界所能提供的最紧凑、最强劲的研发测试解决方案。

针对TD-SCDMA。R&S分别推出了用于信号产生（K50、K51）和信号分析的（K76、K77）选件，下面简单介绍这两个选件：

（1）TD-SCDMA信号产生选件K50和K51

K50软件是内置在SMU200A或者SMJ100A仪表内部的固件，用来产生TD-SCDMA射频信号，目前可以支持同时设置四个TD-SCDMA小区来模拟实际的网络环境。每个小区都可以设置扰码、同步码、下行导频时隙的功率和上下行转换点等参数。它还可以灵活设置每一个时隙内信道的类型、信道的数据率、信道的扩频码、Midamble偏移、每个信道的数据源格式等参数（见图2）。设置完成后可预览每个时隙内的信道图和码域分布图，以此来验证设置的正确性，防止码域冲突。

              图2　SMU-K50中TD-SCDMA的各个时隙配置

K51软件是用来产生具有TD-SCDMA信道编码等扩展功能的固件，它也是内置在仪表内部。从而可以模拟实际环境中的PCCPCH和DPCH信道，PCCPCH可以映射为具有信道编码的BCH广播信道，DPCH可以映射为从12.2kbit/s到2048kbit/s的各种具有信道编码的参考测量信道，而且也可以在数据中插入比特和数据块错误，从而方便地进行接收机和性能测试中的BER和BLER测试。而且K51也支持最新的HSDPA参考测量信道的信道编码功能。

（2）TD-SCDMA信号分析测试固件FS-K76与FS-K77

基站测试固件FS-K76和终端测试固件FS-K77是针对TD-SCDMA的测试解决方案。它们可以安装在FSQ，FSU或者FSP仪器内部，可通过GPIB和LAN接口进行远程控制，而且测量速度极快，可以高达每秒五次。能自动检测信道数据率，选择捕获到的TD-SCDMA信号时隙数。图3为FSQ中对TD-SCDMA信号的测量结果。

                    图3　FSQ中对TD-SCDMA信号的测量结果

在仪器内部安装K76或K77后，我们就可以通过仪器面板上的快捷键测量出TD-SCDMA信号调制域的误差矢量幅度EVM、频率误差和波形系数等调制精度参数，频域的邻信道功率泄漏比ACLR、频谱杂散模板、功率时间图等指标，码域的码域功率、峰值码域误差等参数。操作非常方便，而且测量结果也更加快速准确。

4、生产解决方案

R&S公司的TD-SCMDA生产方案，是综合考虑了测试项目、测试速度、可靠性、数据一致性和成本节约的解决方案，适合基站、移动台以及包括直放站在内的一系列网络设备在内的测试需求。帮助客户迅速地建立满足要求的生产线。

TD-SCDMA无线设备大体分为两个大类，一类是手持终端设备，一类是网络端设备。不同的设备类型，需要不同的测试方案来解决。手持终端设备，产量大，测试条目繁杂，不但需要考虑射频指标，还需要考虑终端不同的测试条件和组装条件。对于测试的实现复杂度上要求很高。网络端设备，相对而言技术指标要求高而测试条件相对简单，不用考虑繁琐的测试条件，但是需要测试仪表具有一流的测试指标和良好的数据可靠性。

4.1　终端生产解决方案

TD-SCMDA的手持终端的测试需求。通常会分为校准和最终测试两个步骤：前者对终端的接收和发射机进行射频调制：后者在整机装配完成后，测试整机的性能指标是否达到规定的要求。对于终端的射频校准和最终测试，罗德与施瓦茨公司的推荐方案是FSP+SMJOOA——一套高速且经济的测试解决方案。

在进行终端校准测试时，SMJ配合K50选件，可以产生多种速率集合下不同电平和频率的标准信号，用于终端的接收机进行线性校准。SMJ具有很快的频率稳定时间和很大的幅度范围，可以快速建立全频段和全电平范围的信号，利于提高校准的准确性和速度。频谱仪FSP配合K77选件，可以精确地测试终端的发射功率、频率误差等参数，从而校准终端的发射机。

在进行终端的最终测试时，SMJ配合TD-SCDMA实时信道编码选件K51，可以产生具有完整信道信息和控制信息的下行信号，从而让终端同步并解调下行信号，进行BER和BLER等接收机灵敏度指标测试。同时，FSP可以测试终端的发射指标，如功率、误差矢量幅度（EVM）、频率误差以及频谱特性等。完成对终端发射机指标的测试。

4.2　网络设备生产解决方案

R&S公司为网络设备的射频测试，推荐方案是SMJ100A+FSU，这种配置具有极佳的技术指标和强大功能，可以满足基站或者直放站苛刻的测试要求。网络设备的测试条件一般比较灵活，厂家可以任意的修改设备状态，但是对于测试系统提出了更高的要求。对于发射测试的频谱仪，需要有强大的解调能力和动态范围，才能满足设备在不同条件下的需求。对于接收测试，不但需要信号源能模拟终端的不同工作状态和多个终端同时工作，还可能需要包含宽带高斯白噪声的情形。这些需求，都可以在SMJ100A+FSU中得到满足。这套方案的技术特点如下：

（1）高速：R&S的TD-SCDMA的测试方案是基于矢量信号源与频谱分析仪的。所有的关于TD-SCDMA的信号产生和信号分析，都是在仪表内部计算生成，多数采用并行技术和专用的协处理数据运算技术，具有很高的处理速度，不会发生数据丢失和结果显示滞后甚至丢失问题。非常适合生产线对于速度的要求。

（2）稳定：由于全部内置，没有外部计算机的参与，基于传统稳定可靠的信号源频谱仪，R&S的TD-SCDMA可以异常稳定的工作，在生产线连续大强度高频度的测试中，可以为客户提供持续的稳定表现。减少生产中的误测，提高一致性和产量。

（3）准实时：因为有很多的处理在仪表内部以并行和协处理数据运算技术形式运行，可以为客户提供灵活的方式改变参数，而不需要等待过长的时间。区别于波形合成或者其他的低成本实现方式，R&S始终为客户提供高效和实用。

（4）扩展性强：R&S的信号源与频谱仪，不只是可以用于TD-SCMDA的信号产生和分析，更可以扩展到其他的通信标准，只要增加相应的选件即可满足。对于用户而言保护了投资，扩展的范围，提升了价值。

5、结束语

罗德与施瓦茨不仅在TD-SCDMA研发领域，而且在生产领域都提供了完整的解决方案，适用于不同的范围。R&S先进的TD-SCDMA分析和信号产生选件为客户直接快速进入TD-SCDMA领域提供了最好的支持。