一种TD－SCDMA终端射频一致性测试方法

摘要

本发明公开了一种TD－SCDMA终端射频一致性测试方法，包括步骤：(1)在发端第一次发送信号；(2)在收端设定射频和中频衰减，对从所述发端接收的信号衰减后再进行数据采样，并且对采样后的信号进行精细同步；(3)计算经过精细同步后的信号的功率，并且得到所述发端的发射功率；(4)在发端第二次发送信号；(5)在所述收端去除所述设定的射频和中频衰减，对从所述发端接收的信号进行数据采样，并且对采样后的信号进行精细同步；(6)计算经过精细同步后的信号的功率，并且得到所述发端的关闭功率；(7)将步骤(3)得到的发端发射功率与步骤(6)得到的发端关闭功率拼合在一起，得到功率对时间(PVT)测量值。

说明书

技术领域

本发明涉及TD-SCDMA移动通信技术领域，具体地说涉及TD-SCDMA终端射频一致性测试领域。

背景技术

当今的移动通信领域，随着对无线数据业务、无线传输速率和降低无线传输成本的要求不断增强，3G技术和应用迅猛发展。我国自主开发的TD-SCDMA标准及其应用的研究进展一直是影响我国3G进程的关键因素之一。对TD-SCDMA终端设备的测试，影响着终端设备的大规模生产，因此成为业链中的重点，同时也是薄弱环节。作为终端射频一致性测试的重要内容，PVT(Power vs Time)测试在终端设备研发、生产线测试以及射频故障定位等方面发挥着重要作用。

定时对于一个多时隙以突发形式传送的系统起着非常重要的作用。为了不影响相邻的时隙，在一个特定时隙内的突发信号功率必须严格控制在一个既定的模版内，这就是PVT测量所测试的内容。对WCDMA和cdma2000系统来说，这个动态范围大约为40dB，但是TD-SCDMA标准制定的功率的动态范围较为严格，达到了112dB，这一动态范围对通常的射频前端来说较难实现，目前还没有有效的测量方法。因此，如何快速、准确的测量出动态范围较大的功率变化成为PVT测量项的难点，高效可行的PVT测量方法也成为TD-SCDMA终端射频一致性测试领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TD-SCDMA终端射频一致性测试方法。

根据本发明，提供了一种TD-SCDMA终端射频一致性测试方法，包括步骤：

(1)在发端第一次发送信号；

(2)在收端设定射频和中频衰减，对从所述发端接收的信号衰减后再进行数据采样，并且对采样后的信号进行精细同步；

(3)计算经过精细同步后的信号的功率，并且得到所述发端的发射功率；

(4)在发端第二次发送信号；

(5)在所述收端去除所述设定的射频和中频衰减，对从所述发端接收的信号进行数据采样，并且对采样后的信号进行精细同步；

(6)计算经过精细同步后的信号的功率，并且得到所述发端的关闭功率；

(7)将步骤(3)得到的发端发射功率与步骤(6)得到的发端关闭功率拼合在一起，得到功率对时间(PVT)测量值。

优选地，其中所述精细同步步骤还包括以下步骤：

(1)在所述收端的数据采集模块采集所述发端发送的信号；

(2)将所述采集的数据经过根升余弦滤波器进行滤波；

(3)将滤波后的数据分成12组，利用本地复中间码与所述12组数据分别进行滑动相关，得到相关峰最大的一路作为最佳采样支路，并且利用相关峰值所在位置，获得复中间码在根升余弦滤波器滤波后的12倍速复数据序列中的准确位置；

(4)根据步骤(3)中得到的最佳采样支路以及根升余弦滤波器的对称结构产生线性延迟，计算得到复中间码在12倍速复数据序列中的准确位置。

优选地，所述升余弦滤波器的滚降系数为0.22。

优选地，步骤(1)还包括步骤：

根据所述数据采集模块对其采集信号的标称标定值，提取从标称时隙开始之前80个码片到标称时隙结束之后72个码片共1000个码片的信号，作为所述采集的数据。

本发明的方法解决了传统TD-SCDMA终端PVT指标一致性测试算法动态范围不够的缺陷，并且在不需要多次扫描的前提下测试TD-SCDMA终端PVT指标。

附图说明

图1示出了根据本发明的时间开关模板；

图2示出了TD-SCDMA的物理信道信号格式及系统突发结构

具体实施方式

下面参照附图并结合优选实施例来描述本发明的TD-SCDMA终端射频一致性测试方法。

本发明的一致性测试方法将接收到的终端数据采样后进行两次处理，来达到标准规定的动态范围要求。其中一次处理针对噪声，测量低端功率；而另一次处理则针对终端发射信号，调整射频前端衰减，测量高端功率。对两次测量得到的结果进行拼合，得到一个动态范围较大的功率变化图形。而且提供了一个pass/fail函数来快速确定信号是否完全处于显示屏上的模版范围之内并与协议一致。

PVT测试项可以由用户选定测试目标在时间上观察发射机的传输特性，可以观察特定的业务时隙、UpPTS、DwPTS、单突发、完整的10ms帧上的功率对时间值。不同的时隙有不同的功率模板，本发明仅以特定业务时隙为例进行说明。在特定业务时隙里，发射机的发射功率应该满足发射开/关时间模板。该模板定义为UE发射机从打开到关闭，以及从关闭到打开的过程中，所允许的发射功率电平变化所对应时间，如图1所示。如果终端的发射功率在该图中的模板限定的范围内，则测量项pass，否则fail。

在终端PVT指标一致性测试中，终端和测试仪表采用射频电缆的连接方式，应首先利用协议模拟器或基站与终端建立12.2kbps的RMC参考测量信道，配置其进入回环测试模式。为了达到比较好的效果，终端使用单码进行传输，并且通过模拟基站将终端的发射功率控到最大。信号的采样应从一个时隙(不包括该时隙的保护间隔)的起始点之前50个码片(chip)开始，直到该时隙结束后50个码片，总共948个码片的时间范围。之所以选择50个码片是因为这样能观察到更长时间的关闭功率。这一过程需要细同步操作来协调完成，即根据采样数据中的复中间码序列来精确定位发射时间，为PVT测量提供精确的时间坐标，同时也为两次处理数据的拼合提供前提。将采样数据经过与码片速率带宽相等的滚降系数为0.22的根升余弦滤波器，再根据过滤波器后的结果在每个码片上计算每个码片的平均功率，这些码片功率组合在一起就是终端在一个时隙内的PVT图形。如何准确的完成细同步操作成为此测量项的难点之一。另一难点就是由于射频前端的动态范围不可能达到TD-SCDMA要求的112dB，因此我们是通过接收到的终端数据采样后进行两次处理，并将两次处理得到的结果进行拼合来达到标准规定的动态范围要求。下面详细描述这些难点问题。

一.精细同步

在TD-SCDMA系统中，其多址接入方式上除具有DS-CDMA的特性外，还具有TDMA的特点。其基本物理信道特性由频率，码和时隙决定。其帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。图2示出了TD-SCDMA的物理信道信号格式及系统突发结构。TDD模式下的物理信道是将一个突发在所分配的无线帧的特定时隙发射，因此定时对于TD-SCDMA系统具有非常重要的意义。在一个特定时隙内的突发信号必须严格控制在一个模版内，否则就会对其他时隙造成干扰，PVT测试的目的就是检验UE是否使用保护间隔来进行打开或者关闭其发射功率的动作。另外，这项测试还检验了在发送时间和保护时间之外(也就是不发射时间)，UE的功率是否在关功率之下。可以看出，PVT测量的实质就是检验被测终端发射机在指定时隙内发射的突发在时间上是否符合标准规定的模版。

根据终端PVT指标一致性测试要求，被测终端发射信号的电平对时间的轨迹必须位于图1所示的模版之内，并规定以被测突发的中间码作为时间定位的基准，即利用中间码为被测突发的一个个采样点相应赋予一个时间上的坐标。

细同步的作用就是通过被测终端发射信号本身的结构将其准确定位在时间轴上。本发明利用TD-SCDMA系统突发结构中的中间码的自相关特性完成对被测终端发射信号在时间上的定位。首先定义基本符号如下：

接收12倍速复数据序列{x₁(n)，0≤n≤N-1}

其中N为存储的接收数据序列长度。

RRC滤波后的接收12倍速复数据序列{x₂(n)，0≤n≤N-1}

其中N为存储的接收数据序列长度。

本地中间码序列{x₃(n)，0≤n≤M-1}

其中M为中间码长度，在TD-SCDMA系统中取值为144。

采样速率R_sample＝15.38Mhz

符号速率R_symbol＝1.28Mchip/s

在系统设计中，前端数据采集模块具有粗同步能力，即可以为其所采集的被测信号的各个采样值标定一个相对于中间码的偏移。但这种时间标定并不准确，会存在0到10个码片的偏移。按照终端PVT指标一致性测试要求，进行PVT测量时，必须依照被测信号为其标定准确的时间坐标，即需要准确地标定待测时隙中每一个样值相对于中间码的偏移。基于这个要求，就需要对前端数据采集模块采集的接收数据序列进行精细同步。具体方法描述如下：

1、从数据采集模块获得其采集的被测终端发射的基带信号采样值。依据其提供的时间标定提取指定时隙的采样数据x₁(n)，提取时需要依照采集模块对其采集信号的标称标定值，提取从标称时隙开始之前80个码片到标称时隙结束之后72个码片共1000个码片的信号作为PVT方法的分析数据。

2、开辟新的缓存，用于存放利用滚降系数为0.22的根升余弦滤波器(RRC)对接收数据进行RRC滤波后的数据x₂(n)。

3、依据数据采集模块对其采样信号作时间标定的不确定范围，可以初步判定从数据采集模块获得的1000个码片中，如果计数从零开始，中间码的可能起始位于这1000个码片的[69，79]区间内。为了增大可靠性，将时隙起始码片的可能区间增大到[59，119]。这样完整的144码片的中间码可能覆盖区间将包含于[59，263]中，从数据采集模块采集的1000个码片中提取这一段数据，记为序列y(n)。

y(n)＝x₂(n+59)，0≤n≤(263-59)×12＝2448

与本地存储的复中间码序列x₃(n)进行相关运算。由于序列y(n)为RRC滤波后的12倍速数据y因此将其分成12组，每组数据以一个起始采样起用12位间隔对y(n)抽取得到，分别记为b₀(n)，b₁(n)，...，b_k(n)，0≤k≤11

b_k(n)＝y(k+12·n)，0≤n≤204

将12组数据分别与复中间码序列x₃(n)进行滑动相关运算，并取相关峰最大的一路作为最佳采样支路，取该支路编号为L，取该支路相关峰所在序号为O。用相关峰值所在位置可以获得中间码在RRC滤波后的接收12倍速复数据序列中的准确位置。

$>>L>=>arg>>max>k>>\{>max>>(>>SC>k>>>(>n>)>>)>>\}>>>$

O＝m

SC_L(m)＝max(SC_L(n))

SC_k(n)表示求序列b_k和本地中间码x₃^*的滑动相关序列。

$>>>SC>k>>>(>n>)>>=over>>\Sigma >>m>=>0>>143over>>>x>3>{}^{}$

中间码在RRC滤波后的接收12倍速复数据序列中的准确起始位置为(59+O)×12+L。

4、由3中获得的最佳位置以及由有限冲击响应(FIR)实现的RRC滤波器的对称结构产生的线性延迟，可以计算得到中间码在接收12倍速复数据序列x₁(n)中的准确位置。从而可以对x₁(n)进行准确地时间标定，为PVT测量提供精确的时间坐标。也就是从x₁(n)中精确的得到948个码片的12倍速采样数据。

二.获得高动态范围。

我们采用了两次扫描的方法来达到标准规定的动态范围要求。下面针对本发明的终端射频一致性测试方法进行详细描述。

首先在发端第一次发送信号。

发送命令给数据采集模块设置射频衰减为RFAtt，中频衰减为IFAtt时，采样数据，经过精细同步得到时间轴上准确的948个码片的采样数据。

计算码片功率。对每个码片的12个采样复数据进行模平方求和即是码片功率。假设测量得到的948个码片的功率分别为P₁，P₂...P₉₄₈，那么此时终端的发射实际功率为

(P₁+RFAtt+IFAtt)，(P₂+RFAtt+IFAtt)...(P₉₄₈+RFAtt+IFAtt)

令X_i＝P_i+RFAtt+IFAtt则X₁，X₂...X₉₄₈为发端发射功率。由于数据采集模块射频前端的动态范围有限，此时测量的低端功率，也就是发端的关闭功率(热噪声)经过压缩不再正确，但是此时的高端功率，也就是发端的发射功率是正确的。因此发端的发射功率将从这组数中获得。

发端第二次发送信号。与第一次发送的信号相同。

向数据采集模块发送命令去掉射频和中频衰减，之后采样数据，经过精细同步得到时间轴上准确的948个码片的采样数据。

计算码片功率。对每个码片的12个采样复数据进行模平方求和即是码片功率。假设测量得到的948个码片的功率分别为Y₁，Y₂...Y₉₄₈，由于数据采集模块射频前端的动态范围有限，此时测量的高端功率，也即发端的发射功率经过压缩不再正确，但是此时测量的低端功率是正确的。也就是说，可以从这组数据中精确获取发端的关闭功率。

对两次处理的数据进行拼合即可得到功率对时间(PVT)测量值。本文给出了一种合理而高效的拼合方法。当没有设置衰减值的时候，接收射频板能够正确测量的功率动态范围在-90～0dBm，选择合适的RFAtt和IFAtt，例如RFAtt＝28dBm，IFAtt＝9dBm可以使得测得实际功率的动态范围为-53～37dBm，两次进行拼合就能得到-90～37dBm的动态范围，满足了TD-SCDMA终端的功率动态范围(超过112dB)。之所以选择RFAtt＝28dBm，IFAtt＝9dBm，是因为这是接收射频板能够支持的最大衰减。在两次测量的动态范围有一个交集(-53～0dBm)，选择一个合适值，例如-20dBm做为两次测量的交界点即可将两次的结果拼合在一起。

鉴于序列X₁，X₂...X₉₄₈的特点为序列的开头和结尾的若干值较小且不正确，中间的数值较大而且正确，因此从序列头进行寻找，直到找到一个值大于-20dBm，记录下此时的序列号n₁，继续往后寻找，直到找到最后一个大于-20dBm的值，记录下此时的序列号n₂。由于两次发端发送的数据相同，而且有细同步操作对每次的数据进行精确的时间定位，可以认为两次测量的结果中在相对于中间码有相同偏移的时间位置上有相同的功率值，也就是说在序列Y₁，Y₂...Y₉₄₈中，第一个大于-20dBm的值也将出现在n₁，而最后一个大于-20dBm的值将出现在n₂。那么当序列号小于n₁和大于n₂时，在Y序列中取值，当序列号大于n₁而小于n₂时，在X序列中取值，也就是最终的序列为Y₁，Y₂，...Y_n1-1X_n1，X_n1+1，...X_n2，Y_n2+1，Y_n2+2，...Y₉₄₈，该构造序列在满足PVT测量需要有较大动态范围要求的同时，真实反映了TD-SCDMA终端的发射和关闭功率随时间的变化特性。