（通信与信息系统专业论文）tdscdmagsm双模终端测试系统的设计与实现.pdf

武汉理工大学硕士研究生论文 摘要 t d s c d m a 是我国具有自主知识产权的第三代移动通信标准。目前， t d s c d m a 设备性能已经能够满足规模测试的要求，全国已有近1 0 个城市建有 t d s c d m a 的实验网，发展形式很好。在t d s c d m a 产业链上，终端综合测 试仪是至关重要的一环。只有依靠性能可靠的终端测试系统，用户的通信需求 才能得到满足，通信质量才能得到保障。作者在硕士期间参加了t d s c d m a 和 g s m 测试仪的研制，在团队中主要承担了射频测量算法模块的研发工作，负责 射频测量的需求分析以及算法模块的详细设计与编码调试工作。本论文即在这 些工作基础之上完成的。 论文重点讨论了t d s c d m a g s m 双模终端测试系统的设计与实现过程， 主要内容如下： ( 1 ) 简要介绍移动通信的发展背景及国内外t d s c d m a g s m 终端射频测 试系统的发展现状及未来趋势。 ( 2 ) 根据t d s c d m a 终端测试协议，对射频一致性测试项目中发射机和 接收机的主要测试指标的定义、测试原理和方法、测试过程和测试要求进行了 分析总结。 ( 3 ) 从整体出发，分析了t d s c d m a g s m 双模终端测试仪的功能需求， 并提出了一种基于虚拟仪器的终端综合测试系统的整体设计方案，将系统结构 分为硬件和软件两部分进行设计与实现，同时对双模切换方式进行优化。 ( 4 ) 利用虚拟仪器软件l a b v i e w 实现部分测试指标的算法模块，并结合 现有的仪器和硬件设备，搭建一个仿真测试环境，对部分测试指标和实际测试 流程等进行了详细的介绍，并对测试结果进行分析。最后简要的回顾和总结了 论文工作，对下一步的工作方向作出展望。 论文所论述的内容己应用到t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪的设计 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，反 响良好。 关键词：t d s c d m a ，终端测试，虚拟仪器，g p i b 武汉理工大学硕士研究生论文 a b s t r a c t t d - s c d m ai st h e3 r dg e n e r a t i o nm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r do fw h i c h c h i n ah a si n d e p e n d e n ti n t e l l e c t u a lp r o p e r t yr i g h t s t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f t d s c d m at e r m i n a li sak e yi s s u rt ot d - s c d m ai n d u s t r i a l i z a t i o n w i t h o u tas t a b l e a n dr e l i a b l et e r m i n a lt e s ts y s t e m ，c o m m u n i c a t i o nr e q u i r e m e n to fu s e r sc a l ln o tb e s a t i s f i e dw e l l ，a n dc o m m u n i c a t i o nq u a l i t yo fu s e r sc a nn o tb eq u a r a n t e d t h ea u t h o r t o o kp a r ti nt h er e s e a r c ha n db u i l d i n gu po ft d s c d m aa n dg s mt e r m i n a lr f c o n f o r m a n c et e s ts y s t e m a st h el e a d e ro ft h et e a m ，a u t h o rc o m p l e t e l yp a r t i c i p a t e di n t h eb u i l d i n gu po ft h es y s t e mi n c l u d i n gp r o t o c o lr e s e a r c h ，t e s tm e t h o dd i s c u s s i o n ， h a r d w a r ei n t e g r a t i o n ，a n ds o f t w a r ed e s i g n t h i sp a p e re s p e c i a l l yd e s c r i b e st h ed e s i g na n di n v e s t i g a t i o no ft d - s c d m aa n d g s md u a lm o d et e r m i n a lt e s ts y s t e m t h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e ra r eo r g a n i z e da s b e l o w ： ( 1 ) i n t r o d u c e st h ed e v e l o p i n gb a c k g r o u n do ft h em o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，w h i c he s p e c i a l l y d i s c u s st h e t e c h n i q u ed e v e l o p m e n ta n df u t u r e o f t d s c d m aa n dg s mt e r m i n a lr ft e s ts y s t e m ( 2 ) s u m m a r yo ft e r m i n a lt s e t i n gp r o t o c o l s ，w h i c hd e s c r i b e st h ed e f i n i t i o n ，t e s t m e t h o d s ，t e s tp r o c e s sa n dt e s tr e q u i r m e n t so ft h em a i nt r a n s m i t t e ra n dr e c e i v e r p a r a m e t e r so ft d s c d m a t e s ts y s t e m ( 3 ) a n a l y s e st h ef u n c t i o nd e s i r eo ft d - s c d m a g s md u a lm o d et e r m i n a lt e s t s y s t e m ，a n dg i v e saw h o l ep r o j e c to ft e r m i n a lt e s ts y s t e mb a s e do nv i r t u a li n s t r u m e n t ， a n dt h e nd i v i d e st h es y s t e ms t r u c t u r ei n t ot w om a i np a r t s ：t h eh a r d w a r ea n dt h e s o f t w o r e ，w h i c ha r ed e s i g n e da n dr e a l i z e d t h e nw eo p t i m i z et h es w t i c h i n gp r o c e s so f d u a lm o d es y s t e m ( 4 ) r e p o r t st h ep r o g r a mm o d u l e so ft h et r a n s m i t t e rp a r a m e t e r sb yv i r t u a l i n s t r u m e n ts o f t w a r el a b v i e w , a n das o f t w a r ep l a t f o r mf o rs i m u l a t i o nt e s t i n g ，w h i c h m a i l l l yd i s c r i b e st h em e a n i n go ft e s tc a s e sa n dd e t a i l e da l g o r i t h m s ，a n da n a l s e st h e t e s t i n gr e s u l t s f i n a l l yi st h es u m m a r yf o r t h ep r e s e n tw o r ka n dp l a n n i n gf o rt h e 武汉理t 大学硕十研究生论文 f u r t h e rw o r k t h ec o n t e n to ft h ep a p e rh a sb e e na p p l i e di nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t d s c d m aa n dg s md u a lm o d et e r m i n a lt e s ts y s t e m u pt on o w , t h es y s t e mh a s p a s s e dal o to fv e r i f i c a t i o n ，a n dh a sb e e nu s e di nt e r m i n a lm a n u f a c t u e r s k e yw o r d s ：t d s c d m a ，t e r m i n a lt e s t ，v i r t u a li n s t r u m e n t ，g p i b i i i 独创性声明 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的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 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示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 武汉理t 大学硕士研究生论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的目的和意义 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g s m 就是第二代 系统。现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，主要特点之一是可实现全球漫游。 随着第三代移动通信的发展，t d s c d m a 也由原来的研发阶段逐渐进入 到测试阶段，其终端产业链也逐渐形成。但由于3 g 标准的复杂性，导致存在 很多不同的实现方法、标准以及广泛的参数范围。根据以往w c d m a 系统多 年来难以兼容的经验教训，如果不进行终端一致性测试，终端的一致性和互 联互通性也将成为制约t d s c d m a 产业化和商业运营的重要因素u 1 。因此， 尽早开展终端一致性测试方面的工作显得尤为重要。 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，检验不 同的待测设备是否能够满足一个统一的要求捌，从而在相同的外部条件下进行 相同的动作，并且输出相同的结果。 终端一致性测试的开展是为了保证不同厂家的终端在网络内的表现一致 并能够互联互通，保证终端的开发人员有据可依，从而保证运营质量。多个 厂家进行设备互联时，通过一致性测试就能够充分检查设备实现与相应协议 标准的符合程度，提高成功互联的概率。因此，通过一个标准配置的试验环 境，多厂家根据协议规定的测试指标来进行标准的、实用的一致性和互联向 测试，以准确地验证移动终端设备的各项技术、信令和性能要求就具有重要 的意义。 随着t d s c d m a 产业化进程的推进和商用系统的逐步采用，研究终端标 准和对终端设备测试就成了当务之急。其中，解决t d s c d m a 移动终端设备 非一致问题将成为整个系统演进过程中一个不可忽略的重要因素。因此，积 极开展t d s c d m a 移动终端一致性测试技术的研究，提供标准的、实用的一 致性测试方法和工具，以准确的验证移动终端设备的各项技术、信令和性能 武汉理工人学硕士研究生论文 要求，对于t d s c d m a 产业化进程具有十分重要的意义口1 。 在此背景下，本文将虚拟仪器技术应用到t d s c d m a g s m 双模终端测 试中，介绍了一种基于虚拟仪器的终端综合测试的解决方案，并重点研究了 某些具体测试指标的测试原理和算法实现。虚拟仪器是测试技术领域的新技 术和发展方向，通过软件来定义仪器，很好的满足和适应了软件无线电灵活、 开放的测试要求h 1 ，用户只需要少量的硬件设备，配合相应的软件即可定义所 需要的仪器，高效的完成测试。随着虚拟仪器技术的迅速发展，将其用于 t d s c d m a g s m 双模终端测试中，开发并研究出基于虚拟仪器技术的终端检 测系统，具有重大的实用价值和意义。 1 2 课题的国内外现状和发展趋势 目前，g s m 和c d m a 系统的测试仪器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。t d s c d m a 的基站和终端虽然已进入了全面 产品化设计的进程中，但并未大规模的投入商用，因此，t d s c d m a 的终端 测试仪器的发展远远落后于其系统和终端的发展晦1 。 由于国内的公司在仪表生产方面整体比较落后，而国外的大公司虽然表 现出很大的兴趣，但t d s c d m a 的产业还没有最终形成规模，都处于观望状 态，很少有真正用于t d s c d m a 产业的仪表。因此，t d s c d m a 的终端测 试尚处于研究开发阶段。 为了尽快填补这一空白，国内外一些组织和个人，在3 g p p 技术规范的基 础上，先后提出了各种综合解决方案或关于一些具体测试项目的研究成果， 国内外一些仪器厂家也正在研发商用终端测试仪，并已推出样机。国外生产 t d s c d m a 综测仪的厂家主要有：德国罗德施瓦茨公司、日本a n r i t s u 公司、 日本横河电机公司、美国安捷伦公司和威尔泰克公司；国内主要的生产厂家 有：北京星河亮点、四十一所和湖北众友科技股份有限公司。目前，在终端 测试方面，国内厂家已经开发出了相应的测试设备，在系统测试方面也取得 了一些可喜的成果。 随着t d s c d m a 终端设计方案和产品的逐步成熟与完善，目前所要解决的 主要问题是：如何对t d s c d m a 终端设备进行全面的测试，以解决终端与标准 一致性的问题以及与系统设备互通性的问题，从而保证终端的可用性。终端一 2 武汉理工大学硕士研究生论文 致性测试是对终端设计方案的全面验证，是t d s c d m a 终端实现商用的重要测 试步骤。射频指标、终端与系统的信令交互不仅是衡量终端设计方案成熟、完 善与否的重要因素，同时也会影响到用户对于网络及终端的客观感受，甚至会 对网络运营质量产生影响。 通过建立t d s c d m a 终端一致性测试系统，对t d s c d m a 终端进行全面 的测试验证，使厂商在测试过程中不断完善设计方案，有利于加速实现 t d s c d m a 终端的商用化，实现其市场价值，并保证商用化之后的终端在各项 技术指标上达到相应标准的要求，起到进一步推进t d s c d m a 的产业化进程的 重要作用。 本项目来源于实际的需求，结合实际产品开发，进行理论探讨的同时， 指导产品的优化设计，使得研究成果马上体现在产品开发上。 1 3 本文的主要内容和组织结构 t d s c d m a 终端设备是整个t d 产业链发展过程中的关键环节，对终端进 行一致性测试是终端产品设计方案成熟与完善的基础和关键因素之一。论文通 过对t d s c d m a 终端射频测试指标的介绍，结合测试实践以及目前t d s c d m a 终端设计方案和设备研发的整体情况，简要阐述了终端测试的关键内容，最后 给出了相应的测试方案。 论文首先简要介绍了t d s c d m a g s m 终端射频检测系统的国内外现状以 及未来发展趋势，并从整体出发，分析了测试仪的功能需求，其中重点研究了 t d s c d m a g s m 终端测试协议，对射频一致性测试项目中所需要测试的指标和 测试方法、原理、算法进行了分析总结，并在此基础上给出了一种基于虚拟仪 器的终端综合测试解决方案，从硬件和软件两个方面对测试系统进行了设计与 实现，对双模切换方式进行优化。最后利用虚拟仪器软件n il a b v i e w 编写了部 分发射机测试指标的算法模块，并结合现有的仪器和硬件设备，搭建了一个仿 真测试环境，同时编写了一个软件平台，以实现对硬件的控制和对测试模块的 调用。 论文分为以下5 个章节： 第1 章绪论。此章节简要介绍了第三代移动通信的发展背景和现状及 t d s c d m a g s m 双模终端测试系统的发展趋势。 武汉理工大学硕十研究生论文 第2 章t d s c d m a 终端射频检测系统的测试指标研究。此章节详细阐述了 t d s c d m a 终端发射机与接收机的主要测试指标的定义、测试环境、测试过程、 测试要求和测试原理。 第3 章t d s c d m a g s m 双模终端检测系统的分析与设计。此章节给出了 基于虚拟仪器的t d s c d m a g s m 双模终端测试系统的整体设计方案，并对测 试系统硬件及软件结构和仪器性能指标进行综合概述，给出了一种双模切换的 优化方案。 第4 章t d s c d m a g s m 双模终端射频检测系统的测试与运行。利用虚拟 仪器软件l a b v i e w 实现部分测试项目的算法，并结合已有的硬件设备，对系统 的各项指标进行了测试，并对测试结果进行分析。 第5 章总结与展望。对论文所做的工作进行了总结，指出目前的工作中存 在的优势与不足，并对下一步的工作方向作出展望。 4 武汉理t 大学硕士研究生论文 第2 章t d s c d m a g s m 双模检测系统的测试指 标研究 一致性测试就是验证设备实现与相应协议标准的一致性，以解决终端与标 准的一致性问题以及与设备互通性问题，从而保证终端的可用性。通过一致性 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 运营商的利益哺1 ，还有助于加速实现t d s c d m a 终端的商用化，实现其市场价 值，起到进一步推进t d s c d m a 的产业化进程的重要作用。 本章从射频一致性测试的定义出发，描述了当前的射频一致性测试的现状， 然后根据3 g p pt s3 4 1 2 2 协议规定的测量项目完成对t d s c d m a 终端射频指标 的测试，根据3 g p pt s5 1 0 1 0 协议规定的测量项目完成对g s m 终端射频指标的 测试，并总结了射频测试指标的测试定义、测试流程和测试要求等，进一步加 深对一致性测试的了解和认识。 2 1t d s c d m a g s m 双模终端射频测试指标研究 t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪作为t d s c d m a g s m 终端综合 测试仪表，主要用于t d s c d m a g s m 终端的设计和开发、服务和维修过程 中的性能指标测试。参照协议3 g p pt s 3 4 1 2 2 和3 g p pt s 4 5 0 0 5 ，综测仪支持 如表2 1 所示的测试项目： 表2 1双模终端测试项目表 测试类型t d s c d m a 移动终端测量项目g s m 移动终端测量项目 发射机 邻道泄漏功率比( a c l r ) 发射功率 频谱辐射模板( s e m )突发定时 占用带宽( o b w )功率包络 u e 最大输出功率相位误差 u e 最小输出功率频率误差 开环功率控制输出射频频谱 5 武汉理f t 人学硕十研究生论文 测试类型t d s c d m a 移动终端测量项目 g s m 移动终端测量项目 闭环功率控制 发射开关时间模板 误差矢量幅度( e v m ) 峰值码域误差( p c d e ) 频率误差 波形 相位误差 质量 幅度误差 直流偏置 l q 增益不平衡 正交误差 频率稳定度 误块率误比特率 接收机参考灵敏度残余误比特率 最大输入电平接收电平 t d s c d m a 终端测试协议中对每项测试都从六个方面进行讲述： ( 1 ) 定义：此项测试的含义； ( 2 ) 最小测试要求：u e 的某个性能指标需要达到的理论测试结果h 1 ； ( 3 ) 测试目的：此项测试是测试u e 的哪个性能指标； ( 4 ) 初始测试条件：此项测试需要具备的测试环境； ( 5 ) 测试步骤：此项测试的完整测试流程； ( 6 ) 测试要求：u e 的某个性能指标需要达到的实际测试结果( 考虑测 试容差后的值) 。 其中第5 、6 条是详细的测试流程和对测试结果的分析，这是测试算法最 关心的两方面，也是本章所要讲述的重点内容。 6 武汉理工大学硕士研究生论文 2 2t d s c d m a 发射机射频指标 2 2 1 发射功率 u e 的发射功率，包括了最大输出功率、最小输出功率、开环功率控制、闭 环功率控制等。 ( 1 ) u e 最大输出功率( u s e re q u i p m e n tm a x i m u mo u t p u tp o w e r ) 最大输出功率定义：根据u e 的功率等级来确定u e 的标称最大输出功率及 其容限。标称功率是u e 的宽带发射功率，即最少在无线接入模式码片速率带宽 的( 1 + a ) 倍频带内的功率陋1 。测量问隔为不包括保护时段的发射时隙。 这个测试项目用于检测u e 所能发射的最大功率值，验证该值是否在容限范 围内。标称最大输出功率及其容限由功率等级决定，如表2 2 所示。 表2 2u e 最大发射功率要求 功率等级标称最大输出功率 容限 l+ 3 0d b m 【+ l ，7 】d b 【一3 , 7 】d b 2 + 2 4d b m + 1 ，7 d b - 3 ，7 d b 3+ 2 1d b m + 2 ，7d b - 2 ，7 d b 4+ 1 0 d b m 【+ 4 ，7 】d b 【- 4 ，7 】d b ( 2 ) 最小输出功率( m i n i m u mo u t p u tp o w e r ) 最小输出功率是指功率控制设置为最小时的u e 输出功率。最小输出功率定 义为不包括保护间隔的一个时隙的平均功率。 这个测试项目用于验证u e 发射机减小其发射功率至指定值的能力。最小输 出功率的最低要求是小于4 9 d b m ( 测试容差1 0 d b ) 。 ( 3 ) 开环功率控制( o p e nl o o pp o w e rc o n r e 0 1 ) 开环功率控制定义为u e 发射机设置其输出功率为一个指定值的能力。 终端可以采用开环功率控制与闭环功率控制旧1 。开环就是预评估，根据当前 的测量电平通过自身计算，得出的初始发射功率。闭环就是反馈调整，由网络 与终端共同控制，进行发射功率的调整。开环功率控制可以看成终端的本能反 应，它指的是发射端不需要接收端的反馈，根据自身测量得到的信息决定发射 功率，原理是根据接收链路的信号衰落情况，估计自身发射链路的衰落情况， 7 武汉理工人学硕士研究生论文 从而确定发射功率。 测试目的：验证u e 开环功率控制的容限是否超过指标要求。 测试要求：u e 的开环功率定义为一个时隙内的平均功率或发射机开机时间 内的带宽= 1 2 8 m h z 、滚降系数q = o 2 2 的根升余弦滚降滤波器测量的平均功率。 开环功率控制容限如表2 3 所示： 表2 3 开环功率控制容限 正常状况 极端状况 士9 d b士1 2 d b ( 4 ) 闭环功率控制( c l o s e dl o o pp o w e rc o n t r 0 1 ) 上行闭环功率控制是指l i e 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( t p c ) 而对u e 发射机输出功率进行调整的能力。功率控制步长( a t v c ) 是指u e 根据接收到一个功率控制命令调整其输出功率的功率变化量n 引。 开环功率控制是一种粗略的控制，只能把u e 发射功率引导到一定的功率范 围内，如果需要进一步精确地控制手机的发射机功率就需要闭环功率控制。如 果上下行的信道的相关性比较小，开环功率控制只能初步估计初始发射功率， 需要闭环功率控制弥补不足。闭环功率指移动台与基站同时参与，即功率控制 命令与功率受控方的发射方向形成环路。它包括内环与外环。内环根据一目标 值与受到的信号质量比较，作出功率调整命令；外环为了维持一定的服务质量， 根据一定的算法，不断调整内环的目标值。 测试目的：验证u e 闭环功率控制步长是否符合指标要求：并验证是否能够 正确地从t p c 命令中获得功率控制命令。 在u e 接收到功率控制命令后的下一个时隙内，发射机要具有根据a r v c 的数 值使其输出功率变化步长为l d b 、2 d b 或3 d b 的能力。 1 ) 在闭环功率控制下的输出功率步长应在如表2 4 所示范围内： 表2 4 发射机功率控制范围 发射功率控制范围 发射功率控制命令l d b 步长2 d b 步长3 d b 步长 下限上限下限上限下限上限 升 + o 5 d b+ 1 5 d b+ 1 d b+ 3 d b+ 1 5 d b+ 4 5 d b 降o 5 d b 1 5 d b1 d b3 d b1 5 d b4 5 d b 8 武汉理工大学硕士研究生论文 2 ) 在闭环功率控制下的平均输出功率步长应在如表2 5 所示范围内： 表2 5 发射机平均功率控制范围 1 0 个相同的功率控制命令后的发射功率控制范围 发射功率控制命令组l d b 步长2 d b 步长3 d b 步长 下限上限下限上限下限上限 升 + 8 d b+ 1 2 d b+ 1 6 d b+ 2 4 d b+ 2 4 d b+ 3 6 d b 降 8 d b 】2 d b1 6 d b- 2 4 d b- 2 4 d b- 3 6 d b 这里功率控制命令组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。闭环功率定义为：在初始( 参考) 时隙 上根升余弦滚降滤波器滤波平均功率和不包括瞬变时期的目标时隙上的根升余 弦滚降滤波器滤波平均功率的相对差值。 2 2 2 开关时间模板( o n o f ft i m em a s k ) 开关时间模板定义：发射开关时间模板定义为u e 发射机从打开到关闭， 以及从关闭到打开过程中，发射功率电平变化所对应时间的变化。 测试目的：测试u e 发射信号是否能够在保护时隙之内来实现打开到关闭和 关闭到打开的转换( 在测试中保护时隙是从突发中去除的) ，并进一步测试在发 射时间之外和保护时隙时，u e 发射信号是否在某个值之下n 1 1 。 测试指标要求：发射开关时间模板要求t d s c d m a 信号的发射功率值随 时间变化应满足如图2 一l 所示的开关时间模板。 关 平均开功率 l d b m 臣f 1 3 c l i 和 发射持续时间12 e k i l a s 图2 1 打开关闭时间模板 9 武汉理工大学硕士研究生论文 开关时间模板的测试流程为： ( 1 ) 将待测突发的中间码的时间位置用于待测突发前后保护时间位置的参 考； ( 2 ) 信号通过r r c 滤波器( a = 0 2 2 ，带宽等于码片速率) ，每个码片上至 少采集两个样本点，记录样本点的功率； ( 3 ) 在一个码片周期内对所记录的样本点取功率平均： ( 4 ) 比较所求的码片平均功率与时间的变化关系是否符合模板要求。 2 2 3 邻道泄露比( a d j a c e n tc h a n n e ll e a k a g er a t i o ) a c l r 是指定信道和相邻信道的经过根升余弦滤波器后的平均功率的比值。 a c p 指相邻信道上经过根升余弦滤波器后的平均功率。该测试指标用来验证发 射时a c l r 值是否超过指标要求。超过指标要求会增加对相邻信道或其他通信 系统的干扰。 测试要求：如果邻道经过根升余弦滤波后的平均功率大于5 5 d b m ，则邻道 泄漏功率比的最低要求应该优于如表2 - 6 所示的限值： 表2 6u e 的a c l r 限值 功率等级 邻近信道限值 2 ，3 u e 信道士1 6 m h z 3 3 d b 2 ，3u e 信道士3 2 m h z 4 3 d b 测量原理：先计算信号中心频率1 2 8 m h z 带宽内各频点的功率之和，作为 信号的主信道功率，再以同样的方法计算信号落到邻道( 中心频率+ 1 6 m h z ) 及 次邻道( 中心频率+ 3 2 m h z ) 的辐射功率值，测量带宽均为1 2 8 m h z ，最后计算 各邻近信道功率与主信道功率的比值。 测试过程： ( 1 ) 用r r c 滤波器测试本信道的平均功率； ( 2 ) 用r r c 匹配滤波器测试第一个低频邻近信道的平均功率； ( 3 ) 用( 2 ) 的结果减( 1 ) 的结果来计算a c l r ； ( 4 ) 重复步骤( 2 ) 和( 3 ) 对再下一个低频邻近信道( 相隔3 2 m h z ) ，以 及第一个和第二个高频邻近信道进行测量和计算。 ( 5 ) 对于r f 信道低、中、高频段分别重复( 1 ) ( 4 ) 的测试。 l o 武汉理t 大学硕七研究生论文 2 2 4 占用带宽( o c c u p i e db a n d w i d t h ) 信道带宽是以指定信道的中心频率为中心，包含总发射功率9 9 能量时所 对应的频带宽度。 其测量方法是从测试带宽的最低边界开始统计为总功率o 5 的频点( 最低 频点) ，再从测试带宽的最高边界开始统计为总功率0 5 的频点( 最高频点) ， 从而得出信号的占用带宽。该测试指标是用来验证u e 的发射频谱是否集中在所 要求的带宽内。 测试过程： ( 1 ) 在发射载波中心频率一【2 4 0 0 1 5 】m h z 至发射载波中心频率+ 【2 4 0 0 1 5 】m h z 的带宽上测试功率频谱分布，测量滤波器选用带宽为3 0 k h z 的高斯 滤波器，测量步长为3 0 k h z ；每一步的持续的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； ( 2 ) 计算每次测量的累计总功率； ( 3 ) 从( 1 ) 中测试带宽的最低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； ( 4 ) 从( 1 ) 中测试带宽的最高边界开始累计功率和，把功率和为总功率 的o 5 时的频率值记为最高频率； ( 5 ) 基于( 3 ) ，( 4 ) 计算占用带宽：占用带宽= 最高频率一最低频率。 2 2 5 频谱辐射模板( s p e c t r u m e m i s s i o nm a s k ) 终端的频谱辐射模扳要求应用于测量载波频带以外0 8 m h z 到4 m h z 范围 内，信号的辐射功率与主信道功率的比值是否在协议规定的范围内。其测试目 的是为了验证信号对其他窄带和宽带系统的干扰是否在协议规定的范围内。 测试要求：任何u e 的辐射功率都不应超出如表2 7 所示的值： 表2 7 频谱辐射模板最低要求 f ( m h z )最低要求( d b c )测量带宽( k h z ) 0 83 53 0 o 8 1 83 5 一1 4 ( f 一0 8 )3 0 1 8 2 44 9 2 5 ( f 1 8 )3 0 2 牛q 0- 4 91 0 0 0 武汉理工大学硕士研究生论文 上表中的f 是载波频率与测量滤波器中心频率之差。其中，3 0 k h z 滤波器 测量的第一个与最后一个测量位置是f 等于0 8 15 m h z 与2 3 8 5 m h z 。1 m h z 滤 波器测量的第一个与最后一个测量位置是f 等于2 9 m h z 与3 5 m h z 。 测试过程： ( 1 ) 用按照表2 7 所示的频率范围的滤波器测试u e 发射信号的功率，偏 离载频0 8 m h z 与2 4 m h z 之间的信号用3 0 k h z 的分辨率带宽测试，偏离载频 2 4 m h z 与4 m h z 之间的信号用1 m h z 的分辨率带宽测试，滤波器的特征近似于 高斯，滤波器的中心频率依次符合上表的频率段，功率每频率段记录一次。测 试的是一个时隙。 ( 2 ) 测试根升余弦滚降滤波器的平均功率； ( 3 ) 将( 1 ) 除以( 2 ) ，结果以d b c 表示。 2 2 6 频率稳定度( f r e q u e n c ys t a b i l i t y ) 频率稳定度是指终端射频发射的已调载波频率和基站射频发射的已调载波 频率之间的差值。该测试指标用来验证终端的发射机载波调制的精确度，考察 终端接收机从接收到的信号中获取正确频率信息的能力，获取的频率信息会被 终端发射机使用。 测试要求：终端已调载波的频率应该稳定到与从基站接收到的载波频率在 一个时隙内相差不到士o 1p p m 的范围内。 频率稳定度的测试过程如下： ( 1 ) 测试一个时隙内的频率偏差f 分别计算接收信号与理想信号的中间 码的相位值，并将两组相位值相减，得到一组相位差值，再对相位差值进行拟 合，得到s l o p e 值，然后根据协议中s l o p e 值与频率误差之间的线性关系 ( a 厂= s l o p e 宰0 0 0 0 1 8 0 0 0 3 5 ( s l o p e 指接收信号与理想信号中间码之间相位差 值的拟合度) ) 计算频率误差值。 ( 2 ) 按照步骤( 1 ) 测试2 0 0 个时隙。 ( 3 ) 对于r f 信道低、中、高频段分别进行同样的测试。 2 2 7 误差矢量幅度( e r r o rv e c t o rm a g n i t u d e ) 误差矢量幅度定义为误差矢量平均功率与参考信号平均功率之比的平方 根，一般用百分数表示n 引。其定义示意图如图2 2 所示。e v m 是实际测量到的 1 2 武汉理t 大学硕十研究生论文 波形和理论调制波形之间的偏差。在计算之前，两个波形都需先通过带宽 1 2 8 m h z ，滚降系数q = o 2 2 的匹配根升余弦滤波器，再进一步通过选择频率、 绝对相位、绝对幅度及码片时钟定时进行调制，以使误差矢量最小。测试e v m 的目的是：验证移动台的e v m 是否符合指标要求。 qj 浆一一_ 一 l 位 图2 2 误差矢量信号定义示意图 误差矢量幅度的测试原理为：接收测量信号矢量，还原出参考信号矢量， 并分别对两者进行修正，得到新的测量信号矢量z 和参考信号矢量r ，以及误差 矢量e = z r ，再按照e v m 的计算公式n3 1 ： vm=螋=面rms(而iz-ri)evmr m s ( i r i ) 1 0 。( 埘)= 二= 百1 0 0 ( 式2 - 1 ) r 脸i 矧) 可计算出e v m 值，并判断其是否满足协议要求。协议规定，在参数定义为如表 2 8 所示的情况下，误差向量数值应该小于1 7 5 ： 表2 8 测量e v m 的测量参数 参数 单位电平 用户终端输出功率 d b m2 2 0 工作条件正常条件 功率控制步长 d b1 e v m 的测试过程如图2 3 所示，具体步骤为： ( 1 ) 根据所接收到的i q 数据和配置信息，采用中间码相关的方法找出信 号中突发的起始位置，对数据进行最佳抽样； 1 3 武汉理工大学硕士研究生论文 ( 2 ) 对信号进行校正，消除由硬件造成的相位误差，得到待测信号( 码片 级) ； ( 3 ) 用激活码道对数据进行解扰解扩，并进行符号判决，以恢复理想的符 号流； ( 4 ) 对判决后的符号进行扩频、加扰、加中间码，然后通过两次r r c 滤 波器，并对码片数据进行抽样得到参考信号： ( 5 ) 按照g p p 标准规定，对被测信号和参考信号进行最佳拟合，以使二者 的r m s 值最小，最佳拟合之后的测量信号为z ，参考信号为r ； ( 6 ) 根据e v m 的计算公式求出复合e v m 值。 图2 3e v m 测试流程图 2 2 8 码域功率( c o d ed o m a i np o w e r ) 对于多码道c d m a 信号来说，信号是由多个码道的信号叠加而成的。理想 情况下，如果发射机发射的信号在哪个码道上有信号，接收机解扩以后也只在 相应的码道有信号。但是由于信号受到各种损伤，有用码道的功率会泄露到无 用码道上。码域功率就是用来分析和验证经过损伤以后的发射信号功率在各个 码道上的分布情况。一般用归一化为信号总功率的相对功率( d b ) 来表示各个 码道的码域功率。 c d p 定义为各个码道上经过解扰解扩以后的符号级的信号功率和整个信号 的功率的比值。如果第i 个码道上的解扰解扩后的信号为互，复合信号为z ，则 第i 个码道上的c d p 定义为口引： 1 4 武汉理工大学硕士研究生论文 吣州( 静g 搿。 根据求一个码道上码域功率的实现方法，对不同码道用不同的扩频码解扩 即可得到相应码道的码域功率。 2 2 9 峰值码域误差( p e a kc o d ed o m a i ne r r o r ) 码域误差是指将误差矢量功率等效到特定扩频系数的码域所得到的误差。 每个码的误差功率定义为与参考波形平均功率之比，用d b 表示。峰值码域误差 定义为码域误差的最大值，其测量间隔为一个时隙，且仅适用于多码道传输的 情况。 测量p c d e 的目的是验证发射机限制各码道间串扰的能力。协议规定，在 测试条件如表2 - 9 所示的情况下，当扩频因子为1 6 时，峰值码域误差的测量值 不能大于2 1d b 。 表2 - 9 误差向量数值码域误差峰值的测量参数 参数数值 u e 输出功率 2 0 d b m 工作条件正常条件 功率控制步长 l d b p c d e 的测试步骤如下所示： ( 1 ) 根据接收到的信号解调出数据，得到接收信号： ( 2 ) 按照发送端的调制方式将数据重新调制，还原得到参考信号； ( 3 ) 对接收信号和参考信号进行修正，得出测量信号矢量z 、参考信号矢 量r ，和误差向量e = z r ； ( 4 ) 将误差向量映射到各个码道求其功率，得到码域误差； ( 5 ) 由各码道的码域误差得到p c d e 。 2 3t d s c d m a 接收机射频指标 接收机性能指标是通过数据坏回误码率( l o o p b a c kb i te r r o rr a t i o ) 来进行 1 5 武汉理工大学硕士研究生论文 衡量的，数据环回方式是t s 3 4 1 0 9 中定义的用于接收机测试的连接模式，在建 立通话的过程中，通过信令控制进入环回，测量仪器通过比较环回比特计算误 比特率n 目。接收机射频指标主要包括参考灵敏度电平、最大输入电平、邻道选 择性、阻塞特性等。本文主要介绍前两个指标。 2 3 1 参考灵敏度电平( r e f e r e n c es e n s i t i v i t yl e v e l ) 参考灵敏度电平是指在确保b e r 不超过某一特定值情况下，在天线端口测得 的最小接收平均功率。协议规定：在如表2 1 0 所示的参数条件下，b e r 不超过 0 0 0 1 的情况下。这项测试是为了验证u e 在无干扰、无多径传播的条件下，在动 态范围的较低端接收指定测试信号的能力，且b e r 不能超过特定值。 表2 1 0 参考灵敏度测试参数 参数值 y d p c h e c 0 d b l ， l o r l0 8 d b m 1 2 8 m h z 2 3 2 最大输入电平( m a x i m u mi n p u tl e v e l ) 最大输入电平定义为在不使b e r 性能下降的情况下，u e 天线连接处的最 大平均功率。协议规定：在如表2 1 1 所示的参数条件下，b e r 不超过0 0 0 1 。 表2 1 1 最大输入电平 参数值单位 d p c he c 7 d b i 。， 2 5 i 。， d b m 1 2 8m h z 该项目是为了验证u e 在定义条件( 无干扰，无多经衰减) 下的动态范围的 上限接受特定的测试信号的能力，b e r 不能超过指定的值。一般要求手机的最 大输入电平大于2 5 d b m 。 1 6 武汉理工大学硕士研究生论文 第3 章t d s c d m a g s m 双模终端测试系统的分 析与设计 t d s c d m a g s m 双模终端测试仪是移动终端生产的关键设备。在测试过程 中，通过自动模拟接入网、核心网和部分外部网络的功能，对终端的协议和射 频指标进行测试。接下来在对t d s c d