（電路與系統(tǒng)專業(yè)論文）tdhsupa終端測試儀表mace實體的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1q月； “hjdqsn一“j1v 嵋。，ql。1jo硝 獨創(chuàng)性( 或創(chuàng)新性) 聲明 本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成 果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含 其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他教育機 構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均 已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 申請學(xué)位論文與資料若有不實之處， 本人簽名：益直 本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 日期：翌箜：f ! jb 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究 生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京郵電大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向 國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)校 可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保 存、匯編學(xué)位論文。( 保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定) 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密在一年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文 注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。 本人簽名： 芷奮盛 日期： 圣絲：! ：! 壘 導(dǎo)師簽名： l 習(xí)型墜 日期： ：建2 ：厶f 壘 北京郵電人學(xué)碩 ：研究生學(xué)位論文摘要 t d h s u p a 終端測試儀表m a c e 實體的設(shè)計與實現(xiàn) 摘要 t d s c d m a 商用化正在國內(nèi)如火如荼的開展。作為t d s c d m a 產(chǎn) 業(yè)鏈中不可或缺的一部分，t d s c d m a 終端綜合測試儀的應(yīng)用貫穿于 整個t d s c d m a 終端的設(shè)計、生產(chǎn)和入網(wǎng)認證環(huán)節(jié)之中，并且隨著 t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其需求量越來越大。 通過理論研究，參數(shù)設(shè)計，代碼編寫和集成調(diào)試的流程，本論文完 成了“t d h s u p a 終端測試儀表m a c e 實體的實現(xiàn) 的課題目標。該 目標的實現(xiàn)有利于提高國產(chǎn)終端綜測儀的社會影響力和市場競爭力。 以下是本文主要工作內(nèi)容及貢獻： 首先回顧t d s c d m a 系統(tǒng)及其演進h s d p a 技術(shù)和h s u p a 技術(shù)的 特點，介紹終端射頻一致性測試的相關(guān)知識和終端綜測儀的軟硬件架 構(gòu)。 其次，介紹h s u p a 新引入的傳輸信道，物理信道和實體，對涉及 到的相關(guān)參數(shù)進行功能說明。 再次，分析測試行標中規(guī)定的射頻一致性測量所需要的協(xié)議棧參數(shù) 配置，根據(jù)不同的測試需求提出參數(shù)配置的解決方案。之后在滿足射頻 一致性測試的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)h s u p am a c e 實體。 一一文章最后部分對全文作以總結(jié)，并展望未來終端射頻一致性測試的 發(fā)展以及其為測試儀表廠商帶來的挑戰(zhàn)。 本論文所實現(xiàn)的成果己應(yīng)用到“t d s c d m a 終端綜合測試儀”之 中。到目前為止，該儀表已經(jīng)被多家認證機構(gòu)、運營商和終端生產(chǎn)廠商 所采用，反應(yīng)良好。 關(guān)鍵詞：t d s c d m a 射頻一致性測試t d h s u p am a c e 北京郵電大學(xué)碩：l ：研究生學(xué)位論文 d e s i g no fm a c ee n t i t yo f t d h s u f ac o m m u n i c a n o nt e s ts e t f o rt h et i m eb e i n g t h ec o m m e r c i a l i z a t i o ni nc h i n ao ft d s c d m ai s c a r r y i n go u ti nf u l ls w i n g a sa ni n t e g r a lp a r to ft h et d - s c d m l i n d u s t r y c h a i n ，t d s c d m at e r m i n a lo n e b o xt e s ts e t ，t h ed e m a n do fw h i c hi s g r o w i n gl a r g e ra n dl a r g e r , h a sb e e na p p l i e di nt h eu ed e s i g n ，p r o d u c t i o na n d c e r t i f i c a t i o nt e s t sf o rn e t w o r ka c c e s s i n gl i c e n s e w i t ht h ew h o l ep r o c e s so ft h e o r e t i c a lr e s e a r c h ，p a r a m e t e r d e s i g n ， c o d i n ga n di n t e g r a t e dd e b u g g i n g ，a c h i e v e dt h ed e s i g na n di m p l e m e n to f m a c ee n t i t yo ft d h s u i ac o m m u n i c a t i o nt e s ts e t t h em a i nc o n t e n t so ft h i st h e s i sa r eo r g a n i z e da sf o l l o w i n g ： f i r s t l y , t h et e c h n o l o g yc h a r a c t e r so ft d s c d m aa n di t se v o l u t i o n h s d p 九h s u p aa r er e v i e w e d s o m er e l a t e dc o n c e p t so fr fc o n f o r m a n c e t e s ta r ei n t r o d u c e da n dt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r e so ft h e t d s c d m ac o m m u n i c a t i o n st e s ts e ta r ea l s od i s c u s s e d s e c o n d l y , t h en e wt r a n s p o r tc h a n n e l s p h y s i c a lc h a n n e l sa n dm a c e n t i t i e sa r ea n a l y z e d t h i r d l y , t h ed e m a n d so fr ft e s t sa r ea n a l y z e da n dt h es o l u t i o n so ft h e n e e d e dp a r a m e t e rc o n f i g u r a t i o n sa r ep r o p o s e d t h e n ，m a c ee n t i t yi s d e s i g n e da n di m p l e m e n t e do nt h eb a s i so fm e e t i n gr fc o n f o r m a n c et e s t i n g i nt h ee n d ，c o n c l u d et h ew h o l et h e s i s t h ep r o s p e c to fr fc o n f o r m a n c et e s t s a n ds u b s e q u e n tc h a l l e n g et ot h et e s ti n s t r u m e n tm a n u f a c t u r e r sa r ee x p e c t e d t h ec o n t e n to ft h i st h e s i sh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di nt h e i m p l e m e n t a t i o no ft h et d s c d m ac o m m u n i c a t i o n st e s ts e t ，r e c e i v i n gg o o d 北京郵電大學(xué)碩上研究生學(xué)位論文 s o c i a le f f e c t k e yw o 助s ：t d s c d m ar fc o n f o r m a n c et e s tt d h s u p a m a c e 北京郵電大學(xué)碩： 研究生學(xué)位論文 目錄 目錄 第章緒論。一。1 1 1 本論文背景資料。1 1 - 1 1 t d s c d m a 系統(tǒng)概述及其產(chǎn)業(yè)化進程1 1 1 2 t d h s d p a 技術(shù)概述。2 1 1 3t d h s u p a 技術(shù)概述3 1 2 選題背景及意義4 1 3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)5 1 4 本章，j 、結(jié)6 第二章t d h s u p a 終端測試儀概述。7 2 1t d h s u p a 終端綜合測試儀7 2 1 1 t d h s u p a 終端綜合測試儀的系統(tǒng)架構(gòu)7 2 1 2t d h s u p a 終端綜合測試儀功能概述。1 0 2 2 本章小結(jié)1 l 第三章t d h s u p a 新增物理信道及實體分析。1 2 3 1t d h s u p a 新增傳輸信道1 2 3 1 1 e - u c c h 1 2 3 1 2 e - d c h 1 2 3 2t d h s u p a 新增物理信道1 2 3 2 1 e r u c c h 1 3 3 2 2 e - p u c h 。1 4 3 2 3 e - h i c h 1 4 3 2 4e - j d l g c l 1 5 3 3t d h s u p a 新增實體1 9 3 3 1t d - h s u p am a c - e 實體。1 9 3 3 2t d h s u p am a c - e s 實體2 0 3 4 本章小結(jié)2 l 第四章t d h s u p a 終端射頻一致性測試2 2 4 1t d h s u p a 終端射頻一致性測試規(guī)范2 2 4 2t d h s u p a 終端射頻一致性測試測景項及需求分析2 3 4 2 1 有1 6 q 氣m 調(diào)制的e - d c h 時的誤差矢量幅度性能2 3 4 2 2 e h i c h 檢測性能2 8 4 2 3 e - a g c h 檢測性能3 2 4 3 本章卅、結(jié)3 4 第五章t d - h s u p a 終端測試儀m a c e 實體的設(shè)計與實現(xiàn)一。3 5 5 1e - d c h 調(diào)度模塊3 5 5 1 1 功能律細描述3 5 5 1 2詳細處理流程3 6 5 2d e - m u l t i p t e x 琳g 模塊。3 7 5 2 1 5 2 2 m a c - e 幀結(jié)構(gòu)分析3 7 功能詳細描述3 8 5 2 3詳細處理流程3 8 5 3h a r o 模塊4 2 5 3 1 功能詳細描述4 2 5 3 2詳細處理流程4 2 i l 北京郵電人學(xué)碩f ：研究生學(xué)位論文目錄 5 4 本章小結(jié)4 2 第六章總結(jié)與展望 參考文獻 致謝 4 6 北京郵電大學(xué)碩1 ：研究生學(xué)位論文緒論 第一章緒論 t d s c d m a 作為中國提出的第三代移動通信標準，自1 9 9 9 年正式向i t u ( m 際 電聯(lián)) 提交以來，已經(jīng)歷經(jīng)十年時間，完成了標準的專家組評估、u 認可并發(fā)布、 與3 g p p ( 第三代伙伴項目) 體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國際標準化工 作，從而使t d s c d m a 標準成為第一個由中國提出的，以我國知識產(chǎn)權(quán)為主的、 被國際上廣泛接受和認可的無線通信國際標準。這是我國電信史上重要的里程碑1 1 1本論文背景資料 1 1 1t d s c d m a 系統(tǒng)概述及其產(chǎn)業(yè)化進程 t d s c d m a 時分雙工碼分多址接入技術(shù)( t i m ed i v i s i o ns y n c h r o n o u sc o d e d i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ) 。該標準是中國制定的3 g 標準。1 9 9 9 年6 月2 9 日，中國 原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院( 現(xiàn)大唐電信科技股份有限公司) 向刪提出了該標 準。該標準將智能天線、同步c d m a 和軟件無線電( s d r ) 等技術(shù)融于其中。它的 出現(xiàn)在我國通信發(fā)展史上具有罩程碑的意義。 t d s c d m a 以t d d 的模式雙工，上下行工作于同頻，具有對稱的信道互易性， 便于利用智能天線等先進技術(shù)。同時，t d d 技術(shù)也特別適用于傳輸上下行不對稱數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)。無需上下行的對稱頻譜，頻帶利用率高。 采用序列直擴碼分( d s c d m a ) 與時分復(fù)用( t d m a ) 結(jié)合的多址接入方式， 擴頻帶寬為1 6 m h z ，碼片速率較低，只有1 2 8 m c p s 。采用可變擴頻因子的o v s f 序列擴頻，支持可變的業(yè)務(wù)傳輸速率。 應(yīng)用多種先進的關(guān)鍵技術(shù)，獲得系統(tǒng)性能的提升： 1 ) 智能天線技術(shù)( s m a r ta n t e n n a ，s a ) ，通過各陣元信號的幅度和相位加權(quán)來 改變陣列的方向圖形狀，能夠把主波束對準入射信號并自適應(yīng)實時地跟蹤 信號，同時將零點對準干擾信號，從而抑制干擾信號，提高信號的信噪比， 改善整個通信系統(tǒng)的性能。 聯(lián)合檢測技術(shù)，能夠有效地減弱和消除多址干擾( m a d 、多徑干擾和遠近 u 效應(yīng)，彌補正交擴頻碼互相關(guān)性不理想所帶來的消極影響，能夠降低功率 控制精度要求，從而改善系統(tǒng)性能、提高系統(tǒng)吞吐量、增大覆蓋范圍。 3 ) 動態(tài)信道分配技術(shù)，t d s c d m a 系統(tǒng)中采用了c d m a t d m a f d m a s d m a 的混合多址方式。通過聯(lián)合進行碼域、時域、頻域和空域的動態(tài)信 北京郵電大學(xué)碩。_ i ：r o f 究生學(xué)位論文 緒論 道分配技術(shù)，t d s c d m a 能將系統(tǒng)自身的干擾最小化。 經(jīng)過1 0 年的勵精圖治，t d s c d m a 技術(shù)度過了一個又一個難關(guān)，形成了一條 覆蓋系統(tǒng)設(shè)備、網(wǎng)管、核心芯片、終端產(chǎn)品、軟件與應(yīng)用服務(wù)、增值業(yè)務(wù)開拓、專 用設(shè)備與測試儀表以及配套關(guān)鍵元器件在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。從2 0 0 2 年1 0 月3 0 同 t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立起，到現(xiàn)在為止有4 1 家成員單位成為t d s c d m a 聯(lián)盟 成員。t d s c d m a 的產(chǎn)業(yè)化正在經(jīng)歷著從量到質(zhì)的變化。 在2 0 0 6 年規(guī)模網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用試驗和2 0 0 7 年擴大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用試驗網(wǎng)絡(luò) 建設(shè)的推動下，以我國企業(yè)為核心的t d 產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)發(fā)展成熟。在運營商中國移動 的大力推動下，t d s c d m a 已在北京、沈陽、上海、深圳等十城市實現(xiàn)全面覆蓋， 網(wǎng)絡(luò)容量超過一千萬，成為當(dāng)前全球最大的單一3 g 網(wǎng)絡(luò)。 截止至2 0 0 8 年5 月3 0 日，已經(jīng)有1 9 家終端企業(yè)的2 9 款t d s c d m a 終端取得 了工業(yè)和信息化部( 原信息產(chǎn)業(yè)部) 頒發(fā)的入網(wǎng)許可證，6 家系統(tǒng)廠商取得了 t d h s d p a 全系列設(shè)備入網(wǎng)許可證。 從2 0 0 8 年4 月1f 1t d s c d m a 網(wǎng)絡(luò)在北京、上海、廣州等8 個城市放號到現(xiàn) 在，已經(jīng)接近四個月。在此期間，中國移動同步推進了t d s c d m a 的社會化業(yè)務(wù) 測試和試商用工作。7 月2 0r ，青島t d s c d m a 網(wǎng)絡(luò)也正式放號。目前，t d s c d m a 總用戶數(shù)達5 2 萬余戶，其中試商用用戶超過8 0 0 0 戶。同時，中國移動通過自有渠 道銷售的t d s c d m a 終端為4 0 0 0 多部。 從2 0 0 8 年7 月開始，全國啟動t d s c d m a 的二期建網(wǎng)計劃。試驗網(wǎng)建設(shè)范圍 在現(xiàn)有1 0 個城市的基礎(chǔ)上，再增加2 8 個國內(nèi)主要城市。 1 1 2t d h s d p a 技術(shù)概述 隨著物質(zhì)文化生活水平的同益提升，話音和短消息等低速率業(yè)務(wù)越來越難以滿 足人們的精神需求。對移動網(wǎng)上沖浪、移動手機電視等各種各樣高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 的需要將會迅猛增加。針對于此，3 g p p 標準在其r e l e a s e5 版本中引入了一種增強 型技術(shù)，稱為h s d p a ( h i g hs p e e c hd o w n l i n kp o c k e ta c c e s s ，高速下行分組接入) 。 該增強方案同時適用于w c d m a 和t d s c d m a 兩種3 g 制式( 以下將由t d s c d m a 演進的h s d p a 稱為t d h s d p a ) 。 由于是從t d s c d m a 演進而來，t d h s d p a 具有t d s c d m a 的全部特點。在 下行使用5 個時隙發(fā)射的情況下，t d h s d p a 的峰值速率可以達到n 宰2 8 m b p s ，其 中n 為所使用的載頻數(shù)。與w c d m a h s d p a 需要上下行分別5 m h z 共1 0 m h z 帶 寬提供1 4 4 m b p s 的速率相比，t d h s d p a 可以在1 0 m h z 帶寬上提供6 個載頻，峰 值速率可達1 6 8 m b p s 。且只要有1 6 m h z 帶寬即可提供服務(wù)，靈活性很高，在頻譜 資源受限的今天這無疑是個極大的優(yōu)勢。 2 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文緒論 除此之外，h s d p a 主要是通過引入h s d s c h ( 高速下行共享信道) 增強空中 接口，并在u t r a n 中增加相應(yīng)實體來完成。同時采用a m c 和h a r q 兩種關(guān)鍵技 術(shù)來獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐量。 1 a m c 技術(shù)( 自適應(yīng)編碼調(diào)制) ：與功率控制的作用相似，a m c 也是一種鏈 路自適應(yīng)技術(shù)。不同點在于功率控制是調(diào)整發(fā)射功率，而a m c 是自適應(yīng)的改 變發(fā)射信號的調(diào)制和信道編碼方式來跟蹤鏈路的變化。鏈路質(zhì)量較好的情況下， 采用高階調(diào)制和編碼方式，t d h s d p a 中采用1 6 q a m 調(diào)制和1 3t u r b o 編碼； 而當(dāng)鏈路質(zhì)量很差的時候，采用低階調(diào)制和編碼方式，t d h s d p a 中采用q p s k 調(diào)制和1 3 卷積編碼。與傳統(tǒng)的功率控制相比a m c 技術(shù)有以下幾個優(yōu)勢：首 先，處于優(yōu)勢地帶的用戶可以在不提高發(fā)射功率的情況下獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐 量。其次，鏈路適應(yīng)的過程中并未改變發(fā)射功率，這意味著系統(tǒng)干擾的變化被 大大降低。正是基于以上優(yōu)點a m c 技術(shù)被l t e 和8 0 2 1 6 等未來寬帶無線系統(tǒng) 采用。 2 h - a r q 技術(shù)( 混合自動請求重傳) ：t d h s d p a 中采用h a r qt y p ei i 或 h a r qt y p ei i i ，這兩種h a r q 均是增量冗余編碼方案。并使用s a w ( 停止 等待) 模式，在m a c 層中添加m a c h s 實體完成對h - a r q 的控制，由于重傳 控制由r n c 下放至n o d eb ，極大地降低了重傳時延。 在3 g p p 標準的r e l e a s e6 及以后版本中又將f c s 技術(shù)( 快速小區(qū)選擇) 和m i m o 技術(shù)( 多輸入多輸出天線) 納入h s d p a 增強方案之中。限于篇幅這里不做詳述。 1 1 3t d h s u p a 技術(shù)概述 上行增強技術(shù)的目的主要是提高分組數(shù)據(jù)的峰值傳輸速率，提高上行分組數(shù)據(jù) 的總體吞吐率，同時減少傳輸延遲，減少誤幀率。在t d s c d m a 系統(tǒng)中，主要考 慮的技術(shù)包括a m c 、h a r q 、d eb 快速調(diào)度以及用戶終端( u e ) 如何共享上行信 道資源。 a m c 通過改變調(diào)制方式和信道編碼率來調(diào)整傳輸速率，h s u p a 調(diào)制目前采用 q p s k 和1 6 q - 氣m 兩種方式。對于信道環(huán)境較好用戶，會分配較高的調(diào)制等級和較 高的編碼速率，而接近小區(qū)邊緣、信道環(huán)境較差的用戶，則會被分配較低的調(diào)制等 級和編碼速率。通過高階的調(diào)制和效率更高的編碼效率等技術(shù)，t d s c d m a 的單載 波上行最高支持2 2 m b i 臨的速率。 在r e l4 中，數(shù)據(jù)包重傳是由r n c 控制下的r l c 重傳完成的。一次重傳涉及 r l c 信令和i u b 接口傳輸，重傳延時很大。h s u p a 和h s d p a 一樣采用混合自動重 傳機制，使得數(shù)據(jù)包的重傳可以在移動終端和基站間直接進行，繞開i u b 接口傳輸， 大大降低時延，快速重發(fā)還允許上行鏈路以更高的誤塊率o l e r ) 運行，在給定的數(shù) 3 北京郵電大學(xué)碩十研究生學(xué)位論文 緒論 據(jù)速率下以更低的功率級傳輸，促使小區(qū)覆蓋面積擴大。同時，地娘q 技術(shù)可在接 收方譯碼失敗情況下保存接收數(shù)據(jù)，并要求發(fā)送方重傳數(shù)據(jù)，接收方將重傳數(shù)據(jù)和 前面保存的接收數(shù)據(jù)進行合并，再送到譯碼器進行譯碼。 多用戶共享高速上行信道，快速調(diào)度非常重要。相比r e l4 中通過r n c 完成調(diào) 度功能，h s u p a 的調(diào)度功將由n o d eb 完成。n o d eb 快速調(diào)度的好處在于減小傳輸 時延和提高吞吐量，這減少了i u b 接口上的傳輸過程以及對重傳、u e 緩存測量的快 速反饋。 除了在時延和吞吐量方面的好處，采用n o d eb 調(diào)度在資源分配和干擾控制兩個 方面也都能帶來好處，一方面可以有效緩解碼道資源受限以及快速適應(yīng)無線環(huán)境的 變化，另一方面通過快速控制u e 速率，基站可以更好地控制空中接口的干擾情況。 h s u p a 還可以極大的豐富t d 組網(wǎng)方案： 1 ) 在h s u p a 引入初期可采用與r 4 單載頻混合組網(wǎng)的方案，重點覆蓋密集城 區(qū)，保證熱點地區(qū)上行業(yè)務(wù)速率，而對于邊緣地帶，可以考慮低速率連續(xù) 覆蓋。 2 ) 由于上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展有一定關(guān)聯(lián)，h s u p a 也可以采用h s d p a 相似 的部署方案，直接在h s d p a 載波上升級h s u p a ，在初期實現(xiàn)h s p a 的熱 點覆蓋。 3 ) 隨著上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長，可以采用h s u p a 獨立組網(wǎng)，即增加一個 或多個載波專用于h s u p a ，重點吸收以高速h s p a 數(shù)據(jù)卡為主的終端用戶。 4 ) 考慮t d s c d m a 時隙靈活調(diào)整的特點，在支持h s u p a 時，可以針對數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)和c s 業(yè)務(wù)的需求，靈活分配時隙。調(diào)整時隙轉(zhuǎn)換點時，建議同一頻段 所有載波具有相同的時隙轉(zhuǎn)換點。 5 ) 另外，還可引入不同頻段的多個載波來進行組網(wǎng)，一些頻段主要做h s d p a ， 一些頻段主要做h s u p a ，從而使兩個不同頻段上的載波可以配置不同的時 隙轉(zhuǎn)換點，更加充分地利用t d s c d m a 系統(tǒng)上下行靈活配置的特點。 1 2 選題背景及意義 移動終端綜合測試儀是移動終端生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，主要作用是在生產(chǎn)過程中自 動模擬接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和部分外部網(wǎng)絡(luò)的功能，對終端的協(xié)議和射頻指標進行綜合 測試。此類儀表操作簡便、工作穩(wěn)定，適于生產(chǎn)線使用。由于此類儀表涉及的內(nèi)容 廣泛，對穩(wěn)定度、精確度要求高，被業(yè)界譽為測試儀表領(lǐng)域的明珠。除生產(chǎn)線之外， 終端的研發(fā)、維修、認證等部門也對這種儀表有非常大的需求。 一直以來，中國的通信領(lǐng)域高端測試儀表幾乎被國際公司壟斷，國內(nèi)的儀器儀 表領(lǐng)域一直是國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)中的薄弱環(huán)節(jié)。隨著國內(nèi)t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)鏈的形成， 4 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文緒論 國家和國內(nèi)的企業(yè)開始重視終端測試設(shè)備這一基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的建設(shè)。本課題的成果結(jié)束 了國外企業(yè)在通信儀表行業(yè)的壟斷地位，使國內(nèi)t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)鏈中6 0 的終端 企業(yè)獲益，節(jié)省這些企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高這些企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量；加快t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和標準化等工作。促進t d s c d m a 終端的大規(guī)模商用過程。 隨著t d s c d m a 技術(shù)的演進和迅猛的發(fā)展，t d 產(chǎn)業(yè)化進程越來越成熟，市場 對t d 日益增長的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求越來越高，包括h s d p a 、m b m s 、h s u p a 、 h s p a + 等技術(shù)也相繼提出，終端指標的驗證內(nèi)容、標準也提高到了一個新的層次。 從近幾年t d s c d m a 整體發(fā)展趨勢來看，終端測試量越來越大，對終端測試儀 表的需求量也越來越大。各終端廠商、芯片廠商、產(chǎn)線、研發(fā)等部門和機構(gòu)對終端 測試儀表的依賴性越來越強。認證機構(gòu)需要終端測試儀表進行終端入網(wǎng)指標測試、 驗證和把關(guān)工作；芯片廠商需要終端測試儀表進行芯片研發(fā)、調(diào)試、驗證工作；終 端廠商需要終端測試儀表進行終端的生產(chǎn)、校準、維修工作；由于國外各大企業(yè)很 難中途加入，不會投入大量成本做這方面的工作，滿足新需求的國產(chǎn)t d s c d m a 終端測試儀呼之欲出。 增強技術(shù)終端綜合測試儀正是在這樣的環(huán)境下應(yīng)運而生，將在原有移動終端測 試儀的基礎(chǔ)上，集成開發(fā)和完善m b m s 、h s u p a 、h s p a + 等3 g p p 提出的新功能， 用于t d s c d m a 增強技術(shù)的終端綜合測試。該測試儀能夠用于終端研發(fā)、生產(chǎn)、 維修、認證各個階段的測試，并在各環(huán)節(jié)進行各種增強技術(shù)測試。開發(fā)一個具有自 7 一 主知識產(chǎn)權(quán)的t d s c d m a 增強技術(shù)終端綜合測試儀，能夠滿足市場日益增長的t d 移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，另外具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)企業(yè)也能增加中國在國際社會競 爭力和影響力，進一步促進t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為社會帶來巨大經(jīng)濟效益和社 會效益。 1 3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu) 根據(jù)內(nèi)容，本論文共分為六個章節(jié)： 第一章“緒論”：簡述近期t d s c d m a 的產(chǎn)業(yè)化進程，分析t d s c d m a 。 t d h s d p a 及t d h s u p a 的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)t d s c d m a 的發(fā)展形勢分析 支持t d h s u p a 的綜合測試儀表在產(chǎn)業(yè)鏈中的重要地位以及開發(fā)t d h s u p a 的重 要性。 第二章“t d h s u p a 終端測試儀概述”：首先對t d h s u p a 終端綜合測試儀的硬 件架構(gòu)進行描述，其次對其軟件架構(gòu)進行描述，最后對t d h s u p a 終端綜合測試儀 的功能以及所覆蓋到的測試項目進行簡要說明。 第三章“t d h s u p a 新增物理信道及實體分析”：首先分析t d h s u p a 新增的兩 5 北京郵電大學(xué)碩十研究生學(xué)位論文緒論 條傳輸信道；其次分析新增的四條物理信道，由于e a g c h 信道參數(shù)均由m a c e e d c h 調(diào)度模塊配置，故主要對e a g c h 信道及其承載參數(shù)做了詳盡分析；最后 分析新增兩個m a c 實體，給出其結(jié)構(gòu)框圖。 第四章“t d h s u p a 終端射頻一致性測試”：第四章為論文主要討論內(nèi)容之一， 涵蓋了作者關(guān)于儀表側(cè)t d h s u p a 參數(shù)設(shè)計方面的主要工作。首先從終端射頻一致 性測試的概念入手，歸納t d s c d m a 射頻一致性測試規(guī)范中測試項目，總結(jié)目前 常見的終端射頻測試方案。然后對t d h s u p a 新增的有關(guān)e d c h 的射頻一致性測 量進行詳細分析研究。根據(jù)各射頻一致性測試的主要特性及需求，給出各自的參數(shù) 配置解決方案。 第五章“t d h s u p a 終端測試儀m a c e 實體的設(shè)計與實現(xiàn)”：第五章為論文的核 心內(nèi)容，涵蓋了作者關(guān)于實現(xiàn)m a c e 實體方面的主要工作。本章根據(jù)t d h s u p a 終端測試儀需求對綜測儀m a c e 實體進行設(shè)計并實現(xiàn)。首先分析e d c h 調(diào)度模塊 的功能需求，實現(xiàn)流程；其次詳細分析研究解復(fù)用實體的實現(xiàn)方案，通過對m a c e p d u 的幀結(jié)構(gòu)的詳細分析，設(shè)計出解復(fù)用的流程并進行實現(xiàn)；最后對接收端地螺q 模塊進行簡要分析設(shè)計。 第六章“總結(jié)與展望”：對前五章內(nèi)容作歸納總結(jié)，并展望未來移動通信新技術(shù) 將會給一致性測試帶來怎樣的挑戰(zhàn)以及通信儀表廠商今后的發(fā)展道路。 1 4 本章小結(jié) 本章從國產(chǎn)3 g 制式t d s c d m a 系統(tǒng)與其增強型演進方案t d h s d p a 技術(shù)和 t d h s u p a 技術(shù)的特點和部分關(guān)鍵技術(shù)作以概述，然后說明了近期國內(nèi)t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)化所展現(xiàn)出的新特點，以及其對終端綜合測試儀測試能力提出的新需求，并解 釋該需求的實現(xiàn)對于國產(chǎn)儀表行業(yè)，甚至于整個國內(nèi)t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)具有的重要 意義，最后對整篇文章的結(jié)構(gòu)和各部分內(nèi)容進行簡要的說明。 6 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文t d h s u p a 終端測試儀概述 第二章t d h s u p a 終端測試儀概述 隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，h s d p a ，h s u p a ，h s p a + ，m b m s 等先進技術(shù)陸 續(xù)被引入。在終端飛速發(fā)展的同時，如何把好終端的質(zhì)量，提高終端的穩(wěn)定性，驗 證終端的射頻性能等問題成為了制約通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。終端綜合測試儀的出現(xiàn) 為解決這一瓶頸做出了突出貢獻。隨著h s u p a 功能順利與多家芯片廠商調(diào)試通過， t d h s u p a 終端綜合測試儀誕生了。t d h s u p a 終端綜合測試儀作為h s u p a 研發(fā) 用儀表，能夠提供( ( 2 g i - i zt d s c d m a 數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)高速上行分組接入 ( h s u p a ) 終端設(shè)備測試方法中規(guī)定的所有h s u p a 相關(guān)射頻一致性測試，為國 內(nèi)h s u p a 終端的研發(fā)提供了極大的幫助。 2 1 t d h s u p a 終端綜合測試儀 作為移動通信產(chǎn)業(yè)鏈中重要一環(huán)的終端一致性測試儀表，在2 g 、2 5 g 時代的市 場一直都被國外企業(yè)壟斷。安捷倫公司制造的g s m w c d m a 終端綜測儀8 9 6 0 和羅 德與施瓦茨公司生產(chǎn)的c m u 2 0 0 充斥在國內(nèi)廠商的2 g 、2 5 g 終端研發(fā)實驗室和生 產(chǎn)線上。步入3 g 時代后，國外企業(yè)由于政策的不明朗而不貿(mào)然介入t d s c d m a 終 端測試儀表的開發(fā)，使得終端一致性測試儀成為整個t d s c d m a 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約， 嚴重的影響終端的研發(fā)和量產(chǎn)。國內(nèi)移動通信終端測試領(lǐng)域空白需要被填補。 2 1 1t d h s u p a 終端綜合測試儀的系統(tǒng)架構(gòu) 終端綜測儀的硬件和軟件均采用模塊化的設(shè)計思路，架構(gòu)上由若干功能相對獨 立的模塊構(gòu)成，這樣的設(shè)計使其整體結(jié)構(gòu)明晰簡潔、維護更加方便、功能擴展更加 便利。 2 1 1 1終端測試儀的硬件架構(gòu) 終端綜測儀的硬件架構(gòu)基于p x i ( p c ie x t e n s i o nf o ri n s t r u m e n t ) 總線設(shè)計。幾個 主要功能模塊一主控制器、g p i b 控制卡、音頻處理單元、基帶處理單元( b b u ) 和射頻收發(fā)單元( r r u ) 共享p x i 背板總線，并同時由背板供電。顯示器、按鍵板 等外設(shè)連接至主控制器，g p i b 接口引自g p i b 控制卡，5 m st r i g g e r 輸出接口引自 b b u 單元，1 0 m s 時鐘輸出和射頻發(fā)射接收接口引自r r u 單元，音頻輸入輸出接口 7 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 t d h s u p a 終端測試儀概述 引自音頻處理單元。 下面對主控制器、b b u 、r r u 做一些說明。這三個模塊是終端綜測儀實現(xiàn)射頻 測試能力所需的最主要的功能部件。 1 ) r r u ：其主要完成三項任務(wù)，首先完成對b b u 發(fā)送來的基帶數(shù)字信號的上 變頻，以及數(shù)模轉(zhuǎn)換和射頻發(fā)射。第二，完成終端上行射頻信號的采集、 下變頻至基帶并通過l v d s 線送給b b u 處理。第三，提供測試系統(tǒng)的共享 i o m 時鐘源輸出。整個r r u 由5 個p x i 射頻模塊搭建，如圖2 7 所示。 s y n t h e s i z e r l 板提供系統(tǒng)i o m 基準時鐘，并為d i g i t i z e r 提供本振輸入； d i g i t i z e r 負責(zé)對終端上行信號的2 4 倍速采樣量化和兩次下變頻到基帶，并 將基帶數(shù)據(jù)送至b b u ；s y n t h e s i z e r 2 板基于1 0 m 基準系統(tǒng)時鐘合成s i g n a l g e n e r a t o r 所需的本振；s i g n a lg e n e r a t o r 將b b u 送來的基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)成模 擬信號，再上變頻到射頻并完成發(fā)射；合路器c o m b i n e r 提供上下行信號合 路功能，并可根據(jù)需要設(shè)置上下行隔離。用戶還可以選配前置放大模塊， 用于構(gòu)建大型測試系統(tǒng)時提高下行發(fā)射功率。 2 ) b b u ：其上著運行f p g a 、d s p 和驅(qū)動軟件。在上行鏈路中f p g a 首先將 r r u 送來的2 4 倍速信號采樣數(shù)據(jù)分成兩路，一路做1 6 倍速抽取后送給 d s p ，一路通過驅(qū)動送給主控制器中的測量模塊作為待分析的測量數(shù)據(jù)源。 在下行鏈路里f p g a 接收d s p 送來的基帶數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)r r u 。d s p 在上行方 向?qū) p g a 送來的4 倍速數(shù)據(jù)進行t d s c d m a 解調(diào)、解信道編碼等一系列 物理層處理操作，并將解出的高層數(shù)據(jù)包通過驅(qū)動送給運行在主控制器中 的協(xié)議棧處理模塊，下行方向則是一系列相反操作。 3 ) 主控制器：完成對r r u 的控制的用戶配置接1 2 1 模塊、測量算法模塊和協(xié)議 棧模塊軟件模塊均是在主控制器上運行。測量算法模塊通過驅(qū)動獲得待分 析測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行各種測試項算法，上報測試結(jié)果。協(xié)議棧模塊處理驅(qū)動 從d s p 送來的協(xié)議棧數(shù)據(jù)包和下發(fā)數(shù)據(jù)包至d s p ，調(diào)用各種協(xié)議腳本完成 注冊、呼叫和鏈接保持等協(xié)議操作。 主控制器通過p x i 總線實現(xiàn)對b b u 、r r u 的控制和數(shù)據(jù)的交互，而b b u 和r r u 之間的數(shù)據(jù)交互則是通過單工l v d s 信號線完成，如圖2 - 1 所示。 8 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 t d h s u p a 終端測試儀概述 圖2 1 ：終端綜測儀的總體硬件架構(gòu) 2 1 1 2終端測試儀的軟件架構(gòu) t d s c d m a 終端綜合測試儀的軟件平臺構(gòu)成主要包括控制部分、協(xié)議處理部 分、腳本處理部分、測量算法及分析部分、用戶控制部分、通信部分和結(jié)果顯示部 分等。 1 1 控制部分：控制部分包括核心控制和用戶控制。核心控制模塊是軟件平臺 方案中的核心部分，負責(zé)各軟件模塊的總體調(diào)度、通信控制、參數(shù)表維護 等功能。用戶控制是一個儀器系統(tǒng)的配置平臺，通過這個部分，使測試設(shè) 備不僅僅能夠完成單一功能的手機生產(chǎn)測試，而且可以使用戶定制不同的 終端測試用例，對測試設(shè)備中的各種功能進行靈活組配和定制，從而完成 復(fù)雜的設(shè)計測試任務(wù)。 2 ) 協(xié)議處理模塊：根據(jù)t d s c d m a 標準的要求，完成t d - s c d m a 無線接口 的所有信令過程，同時還需要完成r n c 和核心網(wǎng)的相關(guān)功能，在協(xié)議層面 上仿真整個無線網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議處理分析要根據(jù)測試需要將終端帶到某個特定 的狀態(tài)，進行各種指標的測試。 9 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文t d h s u p a 終端測試儀概述 3 ) 腳本處理模塊：腳本實現(xiàn)模塊是同協(xié)議實現(xiàn)模塊緊密連接的，協(xié)議實現(xiàn)部 分實現(xiàn)整個協(xié)議棧功能，而腳本則用來控制整個協(xié)議棧的工作，腳本文件 可以是固定的也可以由用戶自己編寫，從而做到對通信流程的靈活控制， 增強整體系統(tǒng)的擴展性。 4 ) 測量算法及分析模塊：測量算法及分析模塊是根據(jù)t d s c d m a 的特征，對 無線信號進行分析，同時根據(jù)t d s c d m a 測試規(guī)范的要求，判定終端指標 是否滿足標準的要求。 5 ) 通信模塊和結(jié)果顯示模塊：通信模塊是t d s c d m a 終端綜合測試儀的重要 組成部分，是與其他的測試系統(tǒng)互聯(lián)的關(guān)鍵，涉及到對多個協(xié)議的支持， 包括g p i b 、l a n 等方面。顯示模塊根據(jù)用戶的操作要求，顯示測試結(jié)果。 該部分直觀、易懂、友好，方便用戶操作和使用。 軟件框圖如圖2 - 2 所示： _ 一一一j 圖2 - 2 ：終端綜測儀的總體軟件架構(gòu) 2 1 2t d h s u p a 終端綜合測試儀功能概述 綜合測試儀具備t d s c d m a 系統(tǒng)模擬器( s s ) 、t d s 1 0 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 t d - h s u p a 終端測試儀概述 t d s c d m a 終端信號分析儀的功能，全面提供c w 波發(fā)射接收、t d s c d m a 下行 物理信道發(fā)射，支持t d s c d m a 終端校準測試，支持t d s c d m a 終端射頻一致性 測試、提供音頻測試支持功能以及t d h s d p a ，t d h s u p a 基帶性能測試等復(fù)雜功 能。 終端綜測儀具有g(shù) p i b 遠程控制功能，同時具備豐富的外部接口，因此適合與 其他儀表互連實現(xiàn)系統(tǒng)集成測試。 終端綜測儀測量模塊提供的測試項主要用于覆蓋t d s c d m a 終端射頻一致性 測試規(guī)范中的射頻一致性測試。 除射頻一致性測試外，終端綜測儀測量模塊還提供t d s c d m a 終端的校準測 試，包括“自動頻率校準( a f c ) 測試”、“自動功率校準( a p c ) 測試”，應(yīng)用于終 端生產(chǎn)線。 2 2本章小結(jié) 本章簡要介紹了t d h s u p a 終端綜合測試儀的發(fā)展過程，給出了終端測試儀的 系統(tǒng)架構(gòu)，并以功能劃分為基礎(chǔ)，對各功能模塊做了必要的分析，使讀者對綜合測 試儀表有一個整體的認識。最后簡要分析了綜合測試儀覆蓋功能，不僅可以支持協(xié) 議規(guī)定的射頻一致性測試，同時還具有校準功能。 l 北京郵電大學(xué)碩十研究生學(xué)位論文1 d h s u p a 新增物理信道及實體分析 第三章t d h s u p a 新增物理信道及實體分析 本章具體介紹t d h s u p a 新增