前言

　　TD-SCDMA移動通信標準是我國具有自主知識產權的世界第三代移動通信標準，以時分雙工、智能天線、聯合檢測等諸多核心技術成為世界移動通信領域的亮點。在我國，無線電管理部門所規劃的155 MHz的核心頻段，極大地推動了TD-SCDMA技術在近幾年的快速發展，專家估計:TD-SCDMA所帶來的商業效益和社會效益是難以估量的。但是，TD-SCDMA技術相對WCDMA和cdma2000技術起步較晚，相應的測試標準和測試儀器還存在不夠成熟的情況。在這樣的情況下，本文旨在探討對其終端實施型號核準等認證測試所涉及的檢測項目、方法以及測試系統實現等相關問題。

測試的依據

　　（1）YD/T“2 GHz TD-SCDMA設備測試方法——終端 第一分冊 基本功能、業務和性能測試”(報批稿);

　　（2）YD/T“2 GHz TD-SCDMA設備技術要求——終端”(報批稿);

　　（3）3GPP TS 34.122 Terminal conformance specification;Radio transmission and reception(TDD);

　　（4）3GPP TS 34.121 Terminal conformance specification;Radio transmission and reception(FDD) (Release 6)。

終端射頻測試存在的問題

　　TD-SCDMA 技術已經成熟，政府、運營商以及系統制造商也已形成“合力”，正在大力推進試驗網建設，但針對該體制的測試技術的支撐力度還存在標準定義與測試方法不統一，專用測試儀表研發進度相對落后等問題，具體來講，主要是:
　
　　（1）有關TD-SCDMA的標準中存在著項目定義與對應的測試方法不一致的情況。如:關功率模板，雖在3GPP TS 34.122 V5.2.0（2005.12）有明確的定義，但對測試方法描述卻不夠細致，導致測試工程師有時無章可循。

　　（2）盡管有些項目有明確的定義和測試方法，但現有儀器儀表均達不到相關的要求。如:關功率模板，現有頻譜儀沒有辦法滿足在同一設置下的動態顯示，所以對該項指標的測試還沒有相關的技術手段。

　　（3）儀表制造商對終端專用測試儀表研發的投入較WCDMA和cdma2000技術相對較少。在國內，幾大儀表制造商盡管對TD-SCDMA有所投入，相關矢量信號源、頻譜儀以及示波器大部分已經加載了TD的選件，但在核心綜測儀方面，特別是在線測試的儀表的研發卻十分不理想，還沒有完全成熟的產品進入市場。

　　（4）TD-SCDMA標準的測試存在著較多的待定義項目。如:關于調制質量的測試，WCDMA在R5及以后的版本中增加了相位不連續度和PRACH前置碼調制質量兩項指標，前者考察頻譜雜散值，后者則考察基站能否正確解調終端重要控制信息。而這兩項指標的測試對于TD-SCDMA系統也應該是有必要的。另外，比較突出的問題是對TD-SCDMA系統的通用測試條件定義不明確，一些重要的物理信道的測試配置沒有明確定義。

　　（5）對于3GPP的頻帶劃分和我國實際的頻帶劃分有出入的情況。應根據我國的實際頻率分配情況，以及我國現有無線電業務保護的問題，特別是多制式、多頻段、多系統的移動通信業務的保護等問題，周密制訂相應的雜散限值要求。

現階段終端射頻測試可實現的方法

　　現有終端一致性測試系統采用的儀器為廠家專用的系統模擬器SS（System Simulator），并按國際標準定義的測試要求編寫抽象測試集，從而完成一致性測試。技術已相對成熟的GSM一致性測試系統就是這樣實現的。歸納起來一致性測試系統框圖如圖1所示，軟件結構圖如圖2所示。

　　目前TDD UE一致性測試方案的瓶頸是專業的系統模擬器還不夠成熟，加之TTCN測試用例仍沒有編寫完整，盡管國內外的工程技術人員正加快研究，但TDD系統模擬器的研發與商業化需要大量的投資與一定的時間，這嚴重制約了UE產業化在研發、生產、認證、質檢等方面的進展。所以，在TD-SCDMA產業即將正式運營的情況下，我們應該選擇一個可實現的UE一致性測試替代方案，以盡快突破產業鏈中的生產、認證等瓶頸，加速產業化進程，繼而推動各大儀表廠商對TD-SCDMA系統模擬器的開發，形成產業發展的良性循環。根據國家無線電監測中心的對TD-SCDMA測試系統選型及行業的情況來看，本文總結四種基本可以實現的方案，供大家參考。 {{分頁}}

　　3.1 方案一:改進的基站+協議模擬器+相關通用測試儀表

　　該方案使用改進的基站+協議模擬器+相關通用測試儀表,構成SS，與UE建立呼叫，UE工作在環回（loopback）狀態下。

　　其中協議模擬器是由一臺高性能的計算機以及ATM和PCM接口板組成，協議模擬器的軟件包括:存儲有可執行測試集的軟件腳本庫和高層協議棧（L2及L3）、用于模擬移動通信系統的CN、RNC或BSC。協議模擬器通過Iub及Abis接口與基站連接，Iub接口采用異步傳輸模式（ATM），Abis接口采用PCM模式。所述基站包括與用戶終端連接的無線接口。相關通用測試儀表根據測試指標的不同選取其中的一種或幾種，主要包括頻譜儀、功率計、信號源（標準信號源、干擾信號源、CW信號源等）、信號分析儀等。整個系統如圖3、圖4、圖5所示。





　　本方案的測試過程是:協議模擬器發送標準接口消息，通過Iub/Abis接口控制基站，從而將標準的接口消息通過Uu口發送給終端;對反向鏈路，終端通過基站的Uu口將其要發送的消息返回給協議模擬器。相應測試指標在Uu接口處用相關通用測試儀表加以采集分析。協議模擬器中的可執行測試集包含3GPP TS 34.122規范中所規定的無線指標測試用例，其中發射機測試包括:用戶終端最大輸出功率、頻率容限、最小輸出功率、占用帶寬、鄰道泄漏抑制比、雜散發射、發射互調、誤差矢量幅度 (EVM)、峰值碼域誤差等;接收機測試包括:參考靈敏度電平、最大輸入電平、鄰信道選擇性、雜散發射等。

　　3.2 方案二:采用信號源+頻譜儀方式

　　該方案采用信號源+頻譜儀方式，UE工作在非呼叫狀態下。

　　此方案需要額外定義控制UE的工作狀態集合，以滿足3GPP TS34.122對UE發射和接收信號的配置要求，制訂形成標準的UE控制接口指令（或指令原語）集，還需要各UE芯片廠商支持。UE接口控制指令集由電腦通過與UE的標準接口對UE的工作狀態進行控制（見圖6、圖7）。





　　本方案的關鍵在于測試控制指令集的定制和工控電腦與UE之間接口的實現，其必須同手機芯片和終端制造商協調，保證其接口格式是統一的。

　　3.3 方案三:分階段過渡到完整的終端射頻測試系統
　　
　　根據TD-SCDMA產業的發展情況，分三階段過渡到完整的終端射頻測試系統。

　　第一階段:信號源+信號分析儀，終端工作在測試模式下，測試系統基于LCR版本開發，信號分析儀通過加入特定的矢量信號分析軟件使其兼具頻譜分析和調制特性功能。與方案二類似，這種方式同樣需要終端廠商的配合，提供適合于工控機控制的數據接口，并需要編寫控制終端測試模式的指令集。

　　此階段能夠測試3GPP 34.122所規定的大部分靜態指標。

　　第二階段:終端工作在呼叫模式下，但SS還不是一個完整意義上的系統仿真器，可能只是一個開放的協議測試平臺，能夠建立滿足射頻測試要求的呼叫鏈路，仍然需要通用測試儀表的配合。硬件結構框圖見圖8。





　　此階段已經能夠測試部分動態指標。

　　第三階段:SS為功能完整的綜測儀，可以完全滿足終端射頻一致性測試。硬件結構圖只需把第二階段的開放協議平臺更換為綜測儀即可。

　　三個階段的過渡時間點取決于TD-SCDMA產業發展情況和商用化程度。軟件結構見圖9。





　　3.4 方案四:基于呼叫模式或非呼叫測試模式

　　如果終端芯片支持非呼叫模式，某些靜態指標可以基于圖10所示方案測試。





　　基于呼叫模式下的測試見圖11。信令測試儀模擬Uu接口以上的網絡側功能與終端建立呼叫連接，發射機測試儀和接收機測試儀分別負責測試發射機和接收機射頻指標。信令測試儀是一個可升級的平臺，初期只支持部分簡單的射頻指標環回模式下的測試，后期將可以支持射頻復雜指標、信令的測試，還可以支持話音、數據、流媒體等多種3G業務下的測試。





　　其中發射機測試儀是一個集頻譜分析、矢量信號分析、功率計功能于一體的硬件平臺。而矢量信號發生器可以實現兩路信號的疊加輸出（如有用信號和AWGN信號的疊加或者有用信號和干擾信號的疊加），還具有誤碼分析功能，將手機解調后的數據或時鐘進行誤碼統計。本方案軟件結構框架見圖12。





終端測試項目定義及測試目的 {{分頁}}

　　4.1 發射機特性測試指標
　　發射機特性測試項目覆蓋UE發射功率（最大輸出功率）、頻率穩定度、輸出功率動態范圍、射頻發射、發射互調特性、發送調制等6個方面。
　　
　　其中輸出功率動態范圍包括:開環功率控制、閉環功率控制、最小輸出功率、輸出功率的失同步處理、發射關功率、發射開/關時間模板等6個小項。

　　射頻發射包括:信道帶寬、頻譜發射模板、鄰道泄漏抑制比、雜散發射等4個小項，其中信道帶寬屬于帶內發射，其它屬于帶外發射。

　　發送調制包括:誤差矢量幅度、峰值碼域誤差。

　　（1）UE最大發射功率（單碼道）

　　定義:UE最大發射功率是指UE在無線接入模式下，最少在碼片速率（1+α）倍頻帶內能發射的最大功率。測量時長是不包括保護時段的發射時隙。

　　測試目的:驗證UE的最大發射功率誤差不超過容限值。UE最大發射功率過大會干擾其他信道或其他系統，而UE最大發射功率過小會縮小小區的覆蓋范圍。

　　（2）頻率穩定度

　　定義:頻率穩定度是指一個UE射頻發射的已調載波頻率與BS射頻發射的已調載波頻率之間的差值。

　　測試目的:驗證UE的發射機載波調制的精確度。該項目測試考察UE接收機從接收到的信號中獲取正確頻率信息的能力，獲取的頻率信息會被UE發射機使用。

　　（3）上行開環功率控制

　　定義:上行開環功率控制是設置UE的UpPCH的發射電平到特定的值。UE開環功率定義為在一個時隙或者發射機開機時間內的根升余弦滾降濾波器測量的平均功率。

　　測試目的:驗證UE開環功率控制的容限是否超過指標要求。該項目測試強調UE接收機在接收動態范圍內正確測量接收功率的能力。

　　（4）上行閉環功率控制

　　定義:上行閉環功率控制是指UE發射機根據在下行鏈路接收到的一個或多個功率控制命令（TPC）而對UE發射機輸出功率作出調整。

　　測試目的:驗證UE閉環功率控制步長符合指標要求，考察UE是否能夠正確地獲得TPC命令。

　　（5）最小輸出功率

　　定義:最小輸出功率是指功率控制設置為輸出功率最小值時的UE的發射功率值。該功率為不包括保護時段的一個時隙內的平均功率。

　　測試目的:驗證UE最小輸出功率是否小于-49 dBm，避免超過指標要求的最小輸出功率會增加對其他信道的干擾和減小系統容量。

　　（6）輸出功率的失步處理

　　定義:UE靠監視DPCH的質量來探測物理層中信號是否丟失。

　　測試目的:驗證UE檢測DPCH信道的質量并根據檢測結果控制其發射機的開或關的能力。

　　（7）發射關功率

　　定義:發射關功率是指當UE發射機關閉時，在根升余弦滾降濾波器的一個碼片上測得的平均功率。

　　測試目的:驗證UE的發射關閉功率是否小于-65 dBm。超過指標要求的發射關功率會增加對其他信道的干擾和減小系統容量。

　　（8）發射開/關時間模板

　　定義:UE發射機從打開到關閉，以及從關閉到打開的過程中，發射功率電平變化所對應時間的變化。對于單一時隙發射，該發射時間不包含該時隙的保護間隔。對于連續時隙發射，該時間由發射的第一個時隙起始時間至最后一個發射時隙的結束時間，但不包含最后一個時隙的保護間隔。

　　測試目的:驗證UE發射開/關的過程與時間的關系是否符合標準的規定。超過指標要求的發射開/關響應誤差會增加對其他信道的干擾或本信道上行鏈路的發射誤差。

　　（9）占用帶寬

　　定義:占用帶寬是指以指定信道的中心頻率為中心，包含總發射功率99%能量時所對應的頻帶寬度。TD-SCDMA基于1.28 Mchip/s碼片速率的占用帶寬為1.6 MHz。

　　測試目的:驗證UE的占用帶寬是否符合指標要求，避免超過指標要求的占用帶寬增加對其他信道或其他系統的干擾。

　　（10）頻譜發射模板

　　定義:UE的頻譜發射模板要求應用于載波頻率以外0.8 MHz到4 MHz范圍內的頻段。帶外發射的基準是相對于1.28 MHz帶寬上用戶終端的根升余弦滾降濾波器濾波平均功率。
測試目的:考察UE的發射功率是否超過標準要求，避免超過指標要求的頻譜發射模板增加對其他信道或其他系統的干擾。

　　（11）鄰道泄漏抑制比

　　定義:鄰道泄漏抑制比(ACLR)是指配信道的根升余弦滾降濾波器濾波后的平均功率與相鄰信道的根升余弦滾降濾波器濾波后的平均功率之比。

　　測試目的:考察UE發射時的ACLR值是否超過標準要求，避免超過指標要求的ACLR增加對鄰近一兩個信道或其他系統的干擾。

　　（12）雜散發射

　　定義:雜散發射是指除去帶外發射（頻譜發射模板和ACLR對應的頻段），由諧波發射、寄生發射、交調以及頻率轉換等引起的無用發射效應。

　　測試目的:考察UE雜散發射值是否超過標準要求，避免超過指標要求的雜散發射在距載波頻率4MHz以外的頻段內增加對其他系統的干擾。

　　（13）發射機互調

　　定義:發射互調特性是指有用信號和通過天線進入發射機的干擾信號共同存在時，發射機對由非線性器件產生的互調信號的抑制能力。

　　對于發射互調特性，其最低要求是:當用戶終端相距較近時發射易于產生互調產物，這些互調產物將作為有害信號進入用戶終端或者基站的接收頻帶。當外來的連續波干擾信號電平小于有用信號的電平時，用戶終端互調衰減定義為有用信號的根升余弦滾降濾波器測量平均功率和互調產物的根升余弦滾降濾波器測量平均功率的比值。 {{分頁}}

　　測試目的:考察UE的發射互調是否超過指標要求，避免超過指標要求的發射互調在附近有其他發射機存在時增加本信道上行鏈路的發射誤差。

　　（14）誤差矢量幅度

　　定義:誤差矢量幅度（EVM）是指測量波形與理想調制波形之間的矢量差。兩個調制波都通過滾降系數α=0.22，帶寬為1.28 MHz的匹配根升余弦濾波器。兩個波形進一步通過選擇頻率、絕對相位、絕對幅度及碼片時鐘定時進行調制，從而使誤差向量最小。EVM定義為用平均誤差矢量信號功率和平均參考信號功率之比的均方根，用％來表示。測量時隙為一個間隔。

　　測試目的:考察UE能否產生足夠精確的波形使誤差矢量幅度不超過17.5%，避免超過指標要求的EVM增加本信道上行鏈路的發射誤差。

　　（15）峰值碼域誤差

　　定義:碼域誤差是按特定擴頻因子將矢量誤差功率計算到碼域。每個碼道的碼域誤差是該碼字矢量誤差的平均功率與基準波形平均功率之比，以dB表示。峰值碼域誤差是所有碼域誤差中的最大值。測量的間隔是一個時隙。此要求僅限于多碼道傳輸。

　　測試目的:考察UE的限制碼道間的串擾使峰值碼域誤差是否超過-21 dB，避免超過指標要求的峰值碼域誤差增加本信道上行鏈路的發射誤差。

　　4.2 接收機特性測試指標
　　
　　接收機特性測試項目覆蓋了7個指標內容:參考靈敏度電平、最大輸入電平、鄰道選擇性、阻塞特性、雜散響應、接收互調特性、接收機雜散發射。

　　（1）參考靈敏度電平

　　定義:參考靈敏度是指在誤比特率不超過特定值的情況下，UE天線端口處接收的最小平均功率。

　　測試目的:考察UE的參考靈敏電平，避免參考靈敏電平過高減少基站的覆蓋距離。

　　（2）最大輸入電平

　　定義:最大輸入電平是指在不降低誤比特率性能的情況下，UE天線端口處接收的最大輸入功率。

　　測試目的:考察UE在給定條件下（無干擾、無多徑傳播）的最大輸入電平，若最大輸入電平過低會對UE在基站的近距離的通信效果產生不利影響。

　　（3）鄰道選擇性

　　定義:鄰道選擇性是接收濾波器對載波信號的濾波衰減和對相鄰信道信號的濾波衰減的比例，體現了終端在鄰道有干擾信號存在時接收有用信號的能力。

　　測試目的:考察UE的鄰道選擇性性能，避免鄰道選擇性過大造成本信道解調的干擾。

　　（4）阻塞特性

　　定義:阻塞特性是指其它頻率（除去鄰道頻率和雜散響應頻率）存在大的干擾信號條件下，接收機接收有用信號時，控制性能下降不超過給定惡化限值的能力。

　　測試目的:驗證UE接收機在除雜散響應和相鄰信道之外的頻段上存在干擾信號時對有用信號的解調能力。

　　（5）雜散響應

　　定義:雜散響應是指存在由其它頻段的非調制連續波干擾信號引起的接收機性能下降不超過一個特定值的情況下，接收機在指定信道上接收有用信號的能力。該無用連續波干擾信號的頻率是不滿足阻塞特性限制的其它任一頻率。

　　測試目的:驗證UE在其它頻點上存在CW干擾信號時在載波頻點上接收有用信號的能力。

　　（6）互調特性

　　定義:接收互調特性是指存在兩個或多個與有用信號有特定頻率關系（它們的互調產物剛好落在有用信號帶內）的干擾信號的情況下，接收機在指定信道上接收有用信號而性能惡化不超過給定惡化限值的能力。

　　測試目的:考察UE接收機抗互調干擾信號的能力。

　　（7）雜散發射

　　定義:接收機雜散發射功率是指UE 的接收機產生或放大的能到達天線接頭處的雜散功率。

　　測試目的:UE接收機抑制接收機中產生或放大的雜散信號功率的能力。

　　4.3 接收機性能測試指標

　　接收機性能測試指標主要包括DCH解調和下行功率控制。其中DCH解調包括一個靜態傳播條件、三個不同的多徑衰落傳播條件。

　　DCH解調測試用于驗證接收機在靜態傳播條件和不同的多徑衰落傳播條件下接收有用信號、鄰道信號和鄰小區信號的能力。

　　下行功率控制考察UE接收機以盡可能小的功率達到網絡要求的鏈路質量的能力（關于UE終端的相關的測試方法，鑒于相關標準均有詳細的描述，可參照3GPP和相關YD/T等標準，本文就不再作詳細的介紹）。

相關建議

　　（1） 加快TD-SCDMA系統的標準化工作。對通用測試條件、測試項目等科目，應加快制訂;明確某些測試項目的定義，增加系統升級到HSDPA、HSUPA所要求的項目研究。

　　（2） 加強TTCN測試用例的研究和開發工作。避免標準和測試技術相脫節的現象，盡可能做到標準和測試同步發展、協調一致，利用先進的測試技術保證系統運行的質量。

　　（3） 加大對專用測試儀表研發的投入。特別是對集成RNC和NOTEB等相關功能的綜合測試儀的研究，綜合系統制造商、儀表供應商、測試實驗室等多方技術優勢，開發成熟的專用測試儀表。

　　（4） 深入開展系統間的電磁兼容分析工作，盡快制訂特殊頻段的保護措施。無線電管理機構應根據我國國情，參照3GPP等相關的國際標準，制訂我國TD-SCDMA無線電設備的雜散發射的限值，保證TD-SCDMA系統能安全、有序、互不干擾地運行。

參考文獻

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　　[2] 3GPP TS 34.122：Terminal conformance specification；Radio transmission and reception (TDD), V5.2.0（2005.12）

　　[3] 3GPP TS 34.108：Common Test Environments for User Equipment (UE) Conformance Testing，V6.1.1，2006.01

　　[4] 彭木根，王文博著，TD-SCDMA移動通信系統，北京：機械工業出版社，2005 

　　[5] Harri Holma, Antti Toskala著，陳澤強等譯，WCDMA技術與系統設計-第三代移動通信系統的無線接入，第3版，北京：機械工業出版社， 2005