（通信与信息系统专业论文）tdscdma系统测试技术的研究.pdf

_ 蕈庆邮电学院硕f j 论文 摘要 t d s c d m a 是我国拥有自主知识产权的第三代移动通信国际标准。随着 t d s c d m a 技术的飞速发展，相关产品的丌发以及试验网的相继建立，都需要：r l lj , j l 的 测试技术作为支撑。目前，t d s c d m a 测试的标准化工作正在进行之中，其中涉及到 t d s c d m a 基站和移动终端尢线性能测试、各接【- 1 协议测试、系统业务测试等多力i f i i 内容。本文工作就是在研究g s m 、3 g p p 测试标准和t d s c d m a 核心标准基础j ：，结 合t d s c d m a 关键技术特征，给出相应的测试系统模型，提出测试方法。制定测试流 程，分析测试结果。论文从t d s c d m a 系统最底层物理层参数的测试到高层的协议测 试以及最终的试验网测试进行了系统的分析和阐述，基本贯穿了整个系统的开发过程， 为t d s c d m a 测试的标准化工作和测试技术的研究做出了积极的探索。本文主要工作 总结如下： t d s c d m a 系统关键物理层参数测试技术的研究：主要研究基站和移动终端的 射频测试技术，包括无线指标的分析、测试系统模型的建立、具体的测试方法 和测试步骤等，该部分的研究有助于t d s c d m a 系统无线性能测试标准的制定 和相关设备的丌发： 针对t d s c d m a 系统无线接口协议特点，提出了协议，致r 仁测试厅法，搭建了 一致性测试系统参考模型，以及如何用树表组合表示法t t c n 尘成抽象测试集 和设计具体测试例，该部分的研究将有助于t d s c d m a 系统协议测试标准的：测 定，同时可消除各设备因协议非一致性而产生的一系列互连互通问题； 对试验网的组成和各网络单元的功能结构作了较为系统的描述，并对试验网的 测试中一些典型的基础测试和组网测试给出了具体的测试方法和测试流程，得 到了许多现场测试数据，为t d s c d m a 系统的研发和进一步完善提供了重要的 数据参考。 关键词：时分同步码分多址；射频测试；协议一致性测试；抽象测试集；测试例；现 场测试； a b s t r a c t t d s c d m a ，w i t hi n t e l l e c t u a lp r o p e r t yr i g h t s o w n e db yc h i n a ，i sa ni n t e r n a t i o n a l s t a n d a r do ft h et h i r d g e n e r a t i o nw i r e l e s st e l e c o m m u n i c a t i o n w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f t d s c d m a ，t e s t i n gt e c h n i q u e sa r eh i g h l yd e m a n d e df o rt h er e l a t e dp r o d u c td e v e l o p m e n t ， a n dt h eb u i l d i n go fe x p e r i m e n t a ln e t w o r k s a tp r e s e n t ，w o r kt os t a n d a r d i z et d - s c d m a t e s t i n gi s w e l lu n d e r w a y , w h i c hi si n c l u d i n gt e s t i n gf o rt d s c d m ab a s es t a t i o n ，m o b i l e t e r m i n a lw i r e l e s sp e r f o r m a n c e ，i n t e r f a c ep r o t o c o l sa n ds y s t e ms e r v i c e s b a s e do ns t u d yo ft e s t i n gs t a n d a r d si ng s m ，3 g p pa n dk e r n e ls t a n d a r d si nt d s c d m a ， t h et h e s i sc o m b i n e sk e yt e c h n o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft d s c d m a t op r e s e n tc o r r e s p o n d in g t e s t i n gm o d e l s ，d e s c r i b et e s t i n gm e t h o d s ，r e g u l a t et e s t i n gp r o c e d u r e s ，a n da n a l y z et e s t i n g r e s u l t s t h et h e s i si n c l u d e ss y s t e m a t i ca n a l y s i sa n de x p a t i a t i o no ft d - s c d m at e s t i n gf r o m p h y s i c a ll a y e rp a r a m e t e r st oh i g h l a y e rp r o t o c o l sa n dt ot h ef i n a le x p e r i m e n t a ln e t w o r k i t r u n s t h r o u g h t h e e n t i r e p r o c e d u r e o fs y s t e m d e v e l o p m e n t ，a n dp o s i t i v e l ye x p l o r e s t d s c d m ai s s u e s ，s u c ha st e s t i n gs t a n d a r d i z a t i o na n dt e c h n i q u e s t h em a j o ra c h i e v e m e n to ft h i st h e s i si so u t l i n ei nt h ef o l l o w i n g t e c h n i q u e sf o rt e s t i n gk e yp a r a m e t e ro ft d - s c d m ap h y s i c a ll a y e r ：s t a t i o n a n d m o b i l et e r m i n a lr ft e s t i n gt e c h n i q u e s ，i n c l u d i n ga n a l y s i so fw i r e l e s sp e r f o r m a n c e ， b u i l d i n go f t e s ts y s t e mm o d e l s ，c o n c r e t et e s tm e t h o d sa n ds t e p s t h i sp a r to fw o r k h e l p s t o r e g u l a t es t a n d a r d sf o rt e s t i n gt d s c d m aw i r e l e s sp e r f o r m a n c e a n d i n s t r u m e n td e v e l o p m e n t w i t hr e g a r dt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft d s c d m aw i r e l e s si n t e r f a c ep r o t o c o l s ，w e p r e s e n tm e t h o d st ot e s tp r o t o c o lc o n f o r m a n c e a n db u i l dar e f e r e n c em o d e lf o r c o n f o r m a n c et e s t i n gs y s t e m ，a n dh o wt ou s et t c nt op r o d u c et h ea b s t r a c tt e s t i n g s u i t e sa n dd e s i g nc o n c r e t et e s t i n gc a s e s t h er e s e a r c hh e l p st or e g u l a t et e s t i n g s t a n d a r d sf o rt d s c d m as y s t e mp r o t o c o l s ，a n dp r e v e n tp r o b l e m s c a u s e db y p r o t o c o li n c o n f o r m i t y d e t a i l e dd e s c r i p t i o no ft d s c d m at r i a ln e t w o r ki nc h o n g q i n g ，s u c h a st r i a l n e t w o r kd e s i g n ，c o m b i n a t i o n ，n e t w o r ke l e m e n t sa n ds oo n t h i sp a r tp u t sf o r w a r d c o n c r e t et e s tm e t h o d sa n ds t e p so fs o m et y p i c a lt e s tc a s e ，a n dp r o v i d e sag r e a td e a l f i e l dt e s t i n gd a t af o rt d s c d m as y s t e mr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t k e y w o r k d s ：t d s c d m a ；r ft e s t ；p r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t ；a b s t r a c tt e s t i n g s u i t e ：f i e l dt e s t 霞庆邮f 【l 学院坝i ：论义 第1 章绪论 1 1 前言 通信测试技术与通信技术的高速发展相辅相成，移动通信系统和技术的快速更新， 要求移动通信测试技术不断发展，以适应新型移动通信系统和技术进步。为了确保移动 通信系统的飞速发展和系统运行的质量，移动通信测试技术必须与通信技术同步发展， 甚至要超日订发展。 作为第三代移动通信技术主要标准之一的t d s c d m a ，虽较其它标准起步晚，f | | 其技术优势得到普遍认同。随着“中国3 g 无线频谱规划方案”的定案，为t d s c d m a 预留出总计1 5 5 m h z 的非对称t d d 频段，更是显示出政府对t d s c d m a 标准人力支 持。2 0 0 2 年1 0 月3 0 同，大唐电信、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国 n 厂、 中圈普天等8 家通信企业作为首批成员，成立了t d s c d m a 产、i p 联盟，所有这哆1 i 客 观因素都预示着t d s c d m a 美好的发展日订景。 根据我国第三代移动通信技术的演进策略，一方面，随着t d s c d m a 系统试验网 在各大、中城市的相继建立，需要相应测试技术的研究和测试设备的丌发作支撑，以准 确地验证t d s c d m a 系统的各项关键技术和性能，从而推动整个t d s c d m a 系统不 断发展和完善，加速商业化进程，使其在整个第三代移动通信市场中占有一席之地。另 一方面，我国在移动通信测试技术以及测试设备的研制领域尚处于起步阶段，对 t d s c d m a 系统的测试方法、测试标准及测试设备的丌发也处于空白。证是为解决这 一矛盾，以适应我国移动通信系统国产化的需要，同时结合自己参与t d s c d m a 晕庆 试验网现场测试工作，提出“t d s c d m a 系统测试技术 的研究课题。 该课题主要研究t d s c d m a 系统的相关性能测试，重点是如何实现对t d s c d m a 系统的关键物理层参数、高层协议及业务实现的测试，研究内容是极具挑战性的。 论文在深入研究第二代g s m 移动通信系统测试标准和3 g p p 测试标准的基础i ：， 研究t d s c d m a 系统的测试方法、测试规程。论文组织结构如下：第一一章介2 “了 t d s c d m a 系统、测试的相关概念、移动通信测试技术的发展和t d s c d m a 系统测 试总体描述；第二章在研究g s m 、3 g p p 测试标准的基础上，结合t d s c d m a 系统( 1 身的技术特征，提出了t d s c d m a 系统物理层中射频参数的测试；第三章在结合 t d s c d m a 系统无线接口协议核心标准基础上，提出了协议一致性测试方法、测试系 统以及抽象测试集的生成；第四章主要讨论了重庆t d s c d m a 系统试验网的组网及测 试问题，对试验网的组成和各网络单元的功能结构作了较为系统的描述，并对试验网的 测试中一些典型的基础测试和组网测试给出了具体的测试方法和测试流程，得到了许多 现场测试数据，为t d s c d m a 系统的研发和进一步完善提供了重要的数据参考。 重庆邮i 【l 学院硕i ：论义 1 2t d s c d m a 系统 t d s c d m a ，时分同步的码分多址技术，是i t ui f 式发斫i 的筇i 代移动通信九线 接i j 技术胤范之，满足i t u 对j i3 g 无线接i - i 的婴求，得到了c w t s 及3 g p p 的个l f l l 支持，是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准。 1 2 1t d s c d m a 系统帧结构 t d s c d m a 系统的具体帧结构如图1 1 所示。 s u p e rf r a m e ( 7 2 0 r e s ) 。f m r 警n f r a m e 棚f r a m e 旭f r a m e _ r 7 l s u b f r a m e ( 5 m s ) 。 jl i “ 1 r |。 s u b y a m e 加 l s u b l y a m e 以 i 。、- - 。- 一。，一一_ ，。、一一 864c h i o s 图1 - 1t d s c d m a 系统的帧结构 物理信道用4 层结构：超帧、无线帧、子帧和时隙码，一个超帧长7 2 0 m s ，由7 2 个无线帧组成，每个无线帧长1 0 m s 。t d s c d m a 将每个无线帧分为两个5 m s 的子帧。 每个子帧由7 个主时隙( 长度6 7 5 u s ) 和3 个特殊时隙：下行导频时隙( d w p t s ) 、上 行导频时隙( u p p t s ) 和保护时隙( g ) 构成。在这7 个主时隙中，t s 0 总是分配给卜 行链路，而t s l 总是分配给上行链路。上行链路的时隙和下行链路的时隙之l 日j 由个 转换点分开，在t d s c d m a 系统的每个5 m s 的子帧中，有两个交转换点( u l 到d l 和d l 到u l ) 。 主时隙突发结构由两个数据符号域、一个1 4 4c h i p s 的m i d a m b l e 码、l l 控制信息 和 6 c h i p s 的保护域组成，总共8 6 4c h i p s 长。数掘区共7 0 4 码片长。数据域中每个比 特用q p s k 调制，扩频系数为l 至1 6 。m i d a m b l e 码是作为训练序列，供多用户检测( 联 合检测或干扰抵销) 时信道估值使用。下行导频时隙( d w p t s ) 由6 4 比特i 卜交码组成。 它是无线基站( 小区) 的导频( p i l o t ) 信号，也是下行同步的信号。f n jf ：行导频时隙( u p p t s ) 2 瞩庆邮i u 院坝1 论义 由1 2 8 比特j 下交码组成，它是用户终端( 小区) 的导频( p i l o t ) 信号，辛要用作随机接 入。保护时隙( g ) 用于区分上下行时隙，使距离较远的终端能实现上行同步。神! t d s c d m a 系统中，此时隙的宽度保证了小区的最大半径可能达到1 0 k i n 以上。 1 2 2t d s c d m a 系统技术特点 t d s c d m a 系统使用了包括d s c d m a 技术、信道编码和交织技术、j l ：环和c d j 川、 功率控制技术等基本c d m a 技术，使t d s c d m a 系统具有和w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 相同的技术特性。而且t d s c d m a 系统使用了诸如智能天线、联合检测、接力切换、 同步c d m a 、软件无线电和时分双工( t d d ) 等特色技术，使其具有了以下各方雨f 的 技术特点。 t d s c d m a 系统能灵活利用频率资源，不需要成对的频率： t d s c d m a 系统适用于不对称的上下行数据传输方式，特别适 于i p 型的数 据业务； 令t d s c d m a 系统上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使川 诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的； 夺t d s c d m a 系统设备成本较低，将可能比f d d 系统低2 0 5 0 ； 在终端移动速度方面，仿真结果表明可达2 5 0 k m h ，实测结果t d s c d m a 系 统终端的移动速度超过1 2 0 k m h ，优于i t u 的要求： 令在网络覆盖和容量方面，根据t d s c d m a 物理层的帧结构和系统设计特点， 可以满足宏小区、微小区、微微小区网络设计要求： 1 2 3t d s c d m a 系统优势 t d s c d m a 系统较其他3 g 标准具有以下各方面优势： 频谱利用率高。t d s c d m a 系统在进行话音业务时，其频谱利用率为 1 5 e r l m h z ；在进行数据业务交换时，其频谱利用率为0 7 2m b p s m h z c e l l ；杓： 同等的业务需求下，t d s c d m a 系统占用更少的频谱资源就可以达到同等的效 果，最大限度的为运营商节约成本，使运营商在竞争巾处于优势： 夺町使用频率资源丰富。在信息产业部2 0 0 2 年1 0 月2 3 闩i j 台的关于第三代公 众移动通信系统频率规划问题的通知文件中，规定了第三代移动通信系统 ( t d d 时分双工) 可使用的频段为l8 8 0 1 9 2 0 m h z 、2 0 1 0 2 0 2 5 m h z 和 2 3 0 0 2 4 0 0 m h z ，总计1 5 5 m h z ，共9 3 个宽为1 6 m h z 的载波频点：在高的业务 密度区，可以采用多载波的形式进行容量覆盖而不必过多考虑载波之问的干扰 问题，在低的业务密度区，可以进行大范围的覆盖，以达到全国的无缝覆盖； 建设t d s c d m a 网络成本低。t d s c d m a 系统可以在g s m 核心网络的j l i ； 上平滑过渡到3 g 核心网络，使运营商在最小的成本支出下，为用户提供最先 蕈庆邮i 乜学院i i i ；li j 论义 进的3 g 网络服务：另外，t d s c d m a 使用了智能天线技术，在基站设备中i i j 以不使用造价最高的高增益线性功率放大器，使基站设备成本比f d d 设备降低 2 0 左右，为运营商节约成本； 令丰富多样的应用业务。除具备f d d 系统所能提供的全部业务能力外， t d 。s c d m a 系统使用了智能天线和l 二行同步技术，只使用。个基站就可以实现 准确的无线定位业务，不需要占用额外的系统资源，使t d s c d m a 系统易j ： 丌展最具潜力的无线定位应用业务。而f d d 系统需使川额外的定位没备或多j 占 站协同彳能实现上述无线定位业务，增加额外的系统资源j i ：销，降低了整个系 统的效率。 1 3t d s c d m a 系统测试综述 1 3 1 测试 测试是测量与试验的简称，是从客观事物中取得有关信息的过程，是具有试验性质 的测量；测量是利用各种装置对被测参数进行定性和定量的过程；试验是对未知事物探 索性认识的实验过程。 测试的基本任务是获取信息，信息本身不具备传输、交换的功能，只有通过信号d 能实现这种功能，所以测试技术与信号密切相关，可以说，获取信息足测试的目的，信 号是信息的载体，测试是得到被测参数信息的技术手段1 2 1 13 1 。测试总是需要一定的测试 设备，而测试系统就是把被测参数自动转换成具有可直接观测的指示值或等效信息的洲 试设备。 测试技术研究的主要内容是对被测对象有关的测试原理、测试方法、测试系统和数 据处理。 1 3 2t d s c d m a 系统测试的重要性 t d s c d m a 作为全球第三代移动通信的3 大主流标准之一，尽管其相关技术及标 准还在不断地变化和完善中，但随着整个t d s c d m a 技术的飞速发展、相关产品的丌 发以及第三代移动通信商用化的临近，都迫切需要相应的测试技术的研究和测试设备的 丌发作为支撑。面对t d s c d m a 这样一个新一代移动通信系统，要想加快其商用化进 程，缩短研发周期，并保证在首次投入运营就获得尽可能大的成功，从系统研发初期阶 段到相关产品的推出以至最终的系统组网、运营和维护都必须经过严格的、全面的测试 过程，并需要一套完整的、高效的t d s c d m a 系统测试解决方案和测试技术。 在t d s c d m a 系统的研发阶段初期，由于系统没有物理层的支持，可以进行虚拟 信令测试以及射频测试。对于射频测试，原来的测试仪如信号源、信号分析仪等因所支 持频段或技术指标等方面限制而不能满足t d s c d m a 系统射频测试的要求，因此需研 4 蓖庆邮i u 学院坝i 论义 究丌发出适用于t d s c d m a 测试信号生成的信号源，射频信号分析的信弓分析仪以及 片j 于网络覆盖性能测试的场强测试仪等多种测试仪器。随着研发的深入，口j 以逐渐腱外 协议测试、性能测试等更多的测试；而到了产品的成型阶段还需进行一致性测试。 敏 性测试指的是将虚拟信令测试、协议分析、性能测试等综合起来，统进 j ：测试。多个 厂家的t d s c d m a 设备只有通过协议一致性测试，才会提高人们对设备协议实现符合 棚应协议标准的置信程度，提高相同标准不同实现之i n j 互连的概率，解决存各个设符之 川f 连时因协议非一致性而产生的一系列i u j 题。在经过一l ：述扦阶段的测试后，还；岳刈。憋 个t d s c d m a 系统在真实无线传输环境。卜各项性能进行测试，该阶段f n 测试f 1 j 进步 验证t d s c d m a 系统各项关键技术、射频性能、协议一致性及、i k 务实现情况，为 t d s c d m a 系统商用化做前期的准备。 1 3 3 第三代移动通信测试技术的发展 移动通信测试技术是伴随移动通信技术的发展f 阿小断发腱的。在第i 代移动通俯系 统i i 速发腮的形势下，也推动了棚心测试投术的发爬和变化，总的水说，笫一- 代移z 力通 信测试技术的发展呈现出如下特点： 令从技术层面看：移动通信技术经历了从模拟到数字技术的转变，从窄带的数宁 技术( g s m 、c d m a ) 向宽带数字通信技术i m t 2 0 0 0 的发展，从单一语音通f 一 向以数据通信为主的移动互联网、移动多媒体的发展。从硬什测试和低层协议 ( 1 - 3 层协议) 测试为主向以软件为核心和高层协议测试的过渡。与此相适心。 移动通信测试生产厂商必须同步丌发出新的产品，发展新的测试技术，j 能跟 上移动通信技术发展的需要。在目d ，j - 移动通信技术向第三代移动通信技术的过 渡具有与第一代向第二代技术过渡不同的性质。第一代模拟移动通信技术被第 二代数字移动通信技术代替是技术上完全不同的创新和发展，故2 g 向3 g 的数 字通信技术的发展决定了模拟技术被淘汰，2 g 足全新的技术。而2 g 阳3 g 的 过渡则同时在数字技术基础上从窄带数字技术向宽带数! 产技术，从低速传输技 术向高速传输技术，从语爵技术向语音，图像、多媒体数捌通化的进步发腱。 又鉴于2 g 数字技术的已经普及应用，不町能采耿淘汰现有技术、网络、最新 建立新网络的方式。经济性和技术上的兼容性决定了2 g 向3 g 的发展， l 能足 种平滑的技术发展与现有网络的改造提高。这种2 g 向3 g 平滑过渡的特性决定 了新的移动通信技术必须是具有对2 g 的兼容性和向3 g 的过渡与发展的j f ：1 ，f 性。 从测试方式层面看：移动通信设备制造商和网络运营商对测试仪器供应商的要 求也j 下在经历从单台仪器一多仪表组合测试系统自动测试诊断系统的过渡，从 离线测试- 实时在线测试一实时测试渗断、校准系统的过渡。鉴j ：这种情况，移 霞庆邮电学院硕l ：论文 动通信测试技术供应商不仅仅是能够多提供高质量的通信测试仪表，还应提供 满足各种不同需求的完整的测试系统和解决方案，进而与移动通信设备制造l 两 和移动通信运营商合作协助解决移动通信技术发展中出现和遇到的问题。 从市场关系看：移动通信测试方案供应商与移动通信设备制造商和系统运营崩 的关系也发生了性质上的变化。二者之间初期的关系是纯粹的商业关系，即测 试仪表供应商提供测试仪表，用户解决仪表在本企、i k 系统i | 1 的使用。技术1 1 j 场的进一步的发展要求提供解决测试需要的完整的测试解决力。案，即测试系统。 这时的测试技术供应商与用户形成合作关系，通过了解用户的需求在自己的测 试平台上发展出用户特定要求的测试系统，提供一揽子解决方案给用户，这时 双方的关系应是互相交流的合作关系。 第三代移动通信的测试方案有如下趋势： 新的移动通信测试仪器应具有3 g 所要求的高技术含量。3 g 移动通信的特点之 一是宽带、高速率。这就要求3 g 测试仪表具有高精度，满足高速率传送数抛 的要求。为达到此要求，新一代的测试仪表必须具有很高的技术含量。 令新的3 g 测试验仪器必须兼容多种2 g 移动通信系统的测试功能，具备从2 g 向 3 g 过渡技术( 2 5 g ) 的测试功能和3 g 产品研发、生产所需的灵活的多技术系 统测试功能。 由于3 g 移动通信技术仍属于j 下在不断发展的技术，这就要求新的移动通信测 试设备具备综合的研发功能。 令完整的3 g 测试系统。3 g 测试技术的发展除了要求高品位、高精度测试仪表外， 还要求测试技术厂家提供综合性的完整的3 g 测试系统，对3 g 基站、手机牛产 进行测试，以确保3 g 网络的高质量。 综上所述，今后移动通信测试技术要求与移动通信技术同步发展，不断创新具有先 进的技术水准与科技含量；广泛的技术兼容性、深厚的新技术丌发能力和灵活的综合应 用功能，以适应移动通信技术的飞速发展和同新月异的市场变化的各种要求。 1 3 4t d s c d m a 系统测试技术的研究 尽管t d s c d m a 技术已取得飞跃发展，但有关t d s c d m a 的测试技术的研究还 处于起步阶段，至今还没有形成一套完整的t d s c d m a 测试解决方案，专门用t j ： t d s c d m a 测试的测试仪器更是处于空白。目l i ，t d s c d m a 测试的标准化工作j r 在 进行之中，主要内容涉及到设备物理层参数测试、各接口协议测试、业务测试等多方面j 内容。 论文在结合自己参与的教育部科学技术研究重点项目“t d s c d m a 第三代移动通 信系统测试技术的研究”和与大唐移动通信设备有限公司合作项日“重庆t d s c d m a 6 蕈庆i l l l l , i 上学院坝i ：论义 试验网”的科研任务，对上述提到的其中一部分内容的测试技术进 r 了洋细的探l ，这 些内容包括t d s c d m a 设备物理层参数测试中射频测试部分、接i - 7 协议测试中的无线 接口协议测试部分以及试验网的测试。 1 3 4 1t d s c d m a 设备射频测试 t d s c d m a 设备的射频部分是系统中的一个重要组成部分，射频收发信机。 ，l ：能的 好坏刘。昭个t d s c d m a 系统的f t - f 皂仃着弧要的影i l 勺。订：陔部分测试- i i ，刈+ g s m 系统 和3 g p p 有关射频性能的测试标准1 4 i i5 1 1 6 h 7 1 进行了研究，在此基础l ：，结合t d s c d m a 系统核，l l , 标准参数指标和没备的研发情况，对其基站和移动终端射频的测试进jj ：了研 究，包括各项射频指标的分析、测试系统模型的建立、测试力法的提f 和j 体测i j = 步骤 的制定等，最终形成一套完整的t d s c d m a 设备射频测试规范。咳部分的研究将仃助 于t d s c d m a 设备射频测试标准的制定和完善。论文将存：第2 章i y f l i 介绍该部分f jj f i j t ： 究情况。 1 3 4 2t d s c d m a 系统无线接口协议测试 t d s c d m a 系统包含u u 、i u b 、l u r 、l u 等荇种接 1 ，虽然备接ij 对应着4 i m 的协 议栈，但其协议测试原理和过程基本相同。论文选择其中的无线接口u u 的测试研究t 1 1 i 况来介绍整个t d s c d m a 系统协议的测试。协议测试分为。致性测试、组操作惟测试、 性能测试和鲁棒性测试。对于t d s c d m a 这样一个萨处f 研发巾的系统的协议测试， 我们现阶段关注的重心集中在协议实现是否满足相应的协议标准。因此，论文将主要研 究t d s c d m a 系统无线接口u u 协议的一致性测试技术。在该部分中，对协议工程学、 g s m 系统和3 g p p 有关各接口协议测试标准进行了研究，在此基础上，结合t d s c d m a 系统各接口协议特点，提出了协议一致性测试方法及原理，搭建了一致性测试系统参考 模型及详细配置，介绍了如何用抽象化描述语言t t c n 生成抽象测试集及设汁具体测试 例。该部分的研究将有助于t d s c d m a 系统协议测试标准的制定和完善，同时町洲涂 各设备凶协议非一致性而产生的一系列互连互通问题。论文将在第3 章详细介绍该f l j 分 的研究情况。 1 3 4 3t d s c d m a 系统试验网络的测试 在该部分测试中，主要结合自己参与的重庆t d s c d m a 系统试验堋的d ，j 划 u j 臻， 网路规划、组网及试验网测试的工作，对试验网的组网、各网络单冗结构及功能、试验 网测试的执行以及一些典型的测试例进行了介绍。通过试验网的建立，为t d s c d m a 系统的各项关键技术的验证提供了真实的无线传输环境，为研究丌发部i j 提供传播模型 修j 下所需的实测数据和分析报告、建议，为t d s c d m a 系统商用化做日，j 期的准备，为 运营商建设第三代移动通信t d s c d m a 网络进行前期的经验积累和必要的技术储备。 论文将在第4 章详细介绍该部分的研究情况。 承庆邮i u 学院坝i j 论义 第2 章t d s c d m a 设备射频测试 2 1 引言 随着射频技术的不断发展，第! 代移动通信系统身j 频部分的发汁较之第：代移动通 信系统无论是在使用的频段、占刚带宽、调制办式，还足射频i 殳汁采川的体系结构等力 l f l i 都发，- 了季人的，叟化1 8 1 。l 大j 此，射频部分的测试将成为髂个第i 代移动通信系统没箭 的l 要测试内容之一。在设备的丌发过程i f i ，通过对符项射频指标的测试，将测试结果 和设计i j 限进行比较，可判断出没备的性能和质量。4 ：运营维扩，i l j ，使j j 通过射频测跌 的移动通信系统设备有利于提高整个网络的运行质量，减小刁i i j 无线网络间的干扰。 本章介绍了对t d s c d m a 基站和移动终端射频测试的研究情况。基站和移动终端 的射频测试均包括两部分：发射机测试和接收机测试。基站发射机主要测试项目包括最 大输出功率、频率稳定性、功率控制步长、功率控制动态范围、最小输 h 功率、发身 j 天 功率、发射丌关模板、占用带宽、频谱发射模板、邻道泄漏j 1 1 j f p , 0 比、杂散辐射、发射忆 调、向量误差幅度及峰值码域误差等；基站接收机主要测试项目包括参考灵敏度、接收 机动念范围、邻道选择性、阻塞特性及互调特性等| 9j 。移动终端发射机卜要测试项| i 包 括最大输出功率、丌闭坏功率控制、发射关功率、发射j l ：父时州模板、l i 用带宽、频 谱辐射模板、邻道泄漏功率比、杂散辐射、误差向量幅度及峰值码域误差等；移动终端 接收机主要测试项目包括接收灵敏度、邻道选择性、阻塞特性及i l ：渊特性等l l o l 。小啦 只对一些主要射频指标的测试进行阐述。 2 2t d s c d m a 基站的射频测试 2 2 1 测试环境 在对基站射频收发信机进行测试时，测试环境叮参考标准 4 】的5 9 。 2 2 2t d s c d m a 基站的配置 t d s c d m a 基站主要由智能天线( s a ) 、无线收发信机( r f t r x u ) 、基带信号处 理器( s i p r o c ) 和中心控制单元( c o b a ) 组成： 1 ) 完全遵循i m t 2 0 0 0 巾c d m at d d 模式的标准： 2 ) 符合从g s m 向3 g 系统平滑过渡的演进方案； 3 ) 提供3 g 系统所要求的8 k b p s 2 m b p s 的各种业务： 4 ) 采用t d d 模式，使用频段2 0 1 0 2 0 2 5 m h z ，频点配置灵活，适介数据传输： 5 ) 支持对称与非对称数据业务，可灾f i r , - 两d 置【：、下1 7 ：l i , j 隙切换点： 6 ) 支持信道动态分配； 承庆邮i 旷 院硕i ：论义 7 ) 小区i 日j 以及小区内干扰小； 8 ) 同等距离下最小的发射功率，符合国家环保要求； 9 ) 单扇区、单载波基站，支持1 6 m h z 的单载波，提供一个全向或扇区覆盖；以 后可扩展到多扇区，多载波。 2 2 3 测试频点的选择 测试中一般选择所使用频段的载频序列底部b 、巾部m 和i ：部t 的3 个频，_ 进 j ： 测量。如t d s c d m a 基站使用频率为2 0 1 0m h z - - 一2 0 2 5m h z 时，其频率波段序号( f b n ) 为5 ，无线频点序号( r f n ) 为0 6 7 ，载频f 可由公式f = 2 0 1 0 8 + 0 2 * r f n 确定，我 f f l n 分别选择频点号为0 、3 5 、6 7 的：t 个频点进ij ：测试，埘心的；戈频频j 钲分别为2 0 i o 8 m h z 、2 0 17 8 m h z 、2 0 2 4 2 m h z 。 2 2 4 测试端口的确定 除二 另有说明，发射i j l 接收机测试均n ：坫站人线连接器( 测试iia ) 处迸f j ：，如i 割 2 1 所示。 基站 t x ，r x l = 日 至天线连拄鬻 2 1 3 6 涓试口a 图2 - 1 测试端口 2 2 5 测试系统的不确定度和测试容许误差 不确定度是测试系统最基本也是最重要的特性指标，是测试质最的重要标志。摹1 洲 试系统的特性随时i 日j 发生变化时，测试系统不确定度将随着时问的延续斯发，卜变化j 漂 移i 。为保证测试的可靠性，测试系统的不确定度必须优j ：胤j 之值。 测试容许误差源于测试系统的不确定度、设计要求和系统性能的临界值。测试容许 误差j j 于放宽测试中的最小化要求( m i n i m u mr e q u i r e m e n t s ) ，h i j 波汁i j 限。肖测试容 许误差为零时，测试要求将与设计门限相同：当为非零时，则不同于没计门限。如在对 发射机最大输出功率测试时，测试容许误差为o 7 d b ，设计门限足最人输出功率应力：额 定输出功率的4 - 2 d b 范围内，则实际中测试要求可定义为最大输出功率应在额定输： j 功 率的2 7 d b 范围内( 上限为原上限加测试容许误差，下限为原下限减测试容许误差) 。 另外，不能以任何原因而修改测试容许误差值。 在对基站发射机进行测试时，测试系统最大不确定度和测试容许：误差如表2 1 所示。 9 重庆邮电学院硕l ：论文 表：2 - 1 发射机测试系统最大不确定度和测试容许误差 测试项日最人测试系统卜确定度测试容许议差 最人输功率 ：t o 7 d b o 7d b 频：午稳定度 士1 2h z1 2h z 功率柠制步 s i n g l es t e p ： 士0 1d b ： s i n g l es t e p = 0 1d b t e ns t e p s ：士0 3d bt e ns t e p s ：0 3d b j j j 率拧制动态范n 爿 士o 3d b( j 3d b 最小输功半 士o 7d b07d b 卜公共拧制物理f l 道( p c c p c h ) j j j 牢 士i j 8d b( ) 8d b p c c p c h 功率准确度 士l jid b0ld b 发日t 关功半 士2 0 d b 2 i jd b 发射开关时问模板 t xp o w e rl i m i t = - 7 9d b m 士2 0d bt xp o w e rl i m i t = 7 9 d b m ：2 0d b t xp o w e rl i m i t = 3 3d b m 士o 7d bt xp o w e rl i m i t = 3 3 d b m ：o 7d b 占用带宽 1 0 0k h z o 频带发射模板 1 5d b1 5d b 邻近信道泄漏功率比( a c l r )1 6m h zo f f s e t ：t o 8d b ： 0 8d b 3 2m h zo f f s e t ：t o 8d b 杂散辐射f s 2 2 g h z ：士i 5d b o 2 2 g h z 4g h z ：士4 0d b 调制精度 士2 5 ( 甲码) ( ) 峰值妈域以差 士id bid b 在对基站接收机进行测试时，测试系统最大不确定度和测试容许误差如表2 2 所j 。 表2 2 接收机测试系统最大不确定度和测试容许误差 测试项七】最人测试系统小确定度测试容i 1 ：以t 参龙灵敏叟f 乜i ， 士o 7d b 0 7d b 接收机动态范 士1 2d b i 2 d b 邻道选择性( a c s ) 士1 1d b0 o 阻采特性 f 够“ 1 5 m h z ：士i 4 d b ： f 咖“1 5 m h z ： f 2 2 g h z ：4 - 1 1d b 2 2 g h z 4 g h z ：士3 2d b ： 且渊特性 1 3d b o 杂散辐射 f s2 2 g h z ：士2 0 d b ：2 2 g h z 4 g h z ：士4 0 d bo 2 2 6 基站发射机的测试 2 2 6 1 测试系统 发射机测试系统如图2 2 所示。在测试系统中，除了被测设备t d s c d m a 基站外， 还包括r o h d e & s c h w l 6 此提供的测试仪器a l v l i q t 住1 、f s i q 3j ，以及一些辅助测试仪 器，如计算机、频率转换器( f r e q u e n c yg o n v e r t ) 、衰减器等。 射频测试将主要用到基站系统的三个模块：c o b a 、r f t r x u 、s w i p a ；c o b a 的 作用主要是提供3 2 7 6 8 m h z 的时钟。t a d l 接口板连接在c o b a 上来获取时钟信号， 提供给频率转换器，频率转换器将3 2 7 6 8 m h z 的时钟信号转换为1 0 m h z 的时钟信号， 再提供给a n i q 、f s i q ，作为a m i q 、f s i q 的时钟源，使这些设备达到同步状念。 a m i q 用作产生基带i q 信号，它提供两个d a 通道和4 m 的内存( 用来存储数据 i o 蕈庆邮i u 学院颂i j 论文 文件) 。a m i q 没有自身控制模块，所以只能对其进行远程控制，可采用 r o h d e &