全面的TD-SCDMA测试解决方案

2009年09月23日 15:09    贾延安
关键词: 方案
罗德与施瓦茨中国有限公司   时间:2009-09

  作为中国自主知识产权的3G标准,在TD-SCDMA商用进程中,测试工作备受关注。R & S(罗德与施瓦茨)一直关注中国TD-SCDMA的发展,几年前在业界率先推出了TD-SCDMA测试解决方案,而且是目前少有的能提供全面TD-SCDMA射频测试方案的仪器厂商。

  根据从研发到生产的不同过程,TD-SCDMA测试可分为4个阶段:

  1. 对模块和器件进行测试评估;

  2. 把模块集成到系统,对整个系统进行验证测试;

  3. 批量生产时的生产测试;

  4. 网络规划、部署和优化测试。

  在不同的阶段,测试方法、侧重点和关注都各不相同:器件测试主要侧重器件相关的参数指标;系统测试关注整机的性能;生产测试侧重速度、重复性和稳定性;网络规划和优化则希望网络的正常运营并提高网络质量。为了满足不同测试阶段的需求,R&S针对每个测试阶段都提供了相应的解决方案。

  模块和器件测试

  要保证最终的产品能通过严格的一致性测试,首先需要保证基带和射频的器件电路符合更严格的要求。在器件和模块测试阶段,除了用矢量网络分析仪进行传统的线性和非线性分析(如S参数、1dB压缩点、三阶交调等),还需要用矢量信号源加上频谱分析仪或者矢量信号分析仪对被测件在TD-SCDMA信号条件下进行时域、频域、码域和调制域的分析(如CCDF、ACP、EVM等)。R&S的矢量信号源SMJ100A 和频谱仪FSU(或FSP)可以实现这些测试。下面以多载波功放及直放站(RRU)测试为例说明。

  TD-SCDMA基站功放以及直放站测试主要评估的测试项目包括:

  * 信道功率;

  * 功率对时间关系(PvT)(上升沿和下降沿模板);

  * 邻近信道泄漏比(ACLR)(单载波和多载波);

  * 多载波功率;

  * 频谱杂散模板;

  * 频谱发射模板(SEM);

  * 误差矢量幅度(EVM)。

  在进行TD-SCDMA功放研发测试时,PvT、多载波ACLR以及各种触发信号的需求对仪器的要求比较高,R&S方案可以完全满足要求。

  1. FSU和FSP采用特殊方法进行PvT(功率时间模版)测试,可以实现112dB的很大开关动态范围。这使FSU和FSP可轻松测试TD-SCDMA基站在最大发射功率下的PvT。

  2. TD-SCDMA基站功放要求最高测试六载波ACLR,SMJ100A可产生非常理想的信号,而FSU/P同样提供了足够的测量范围。从而保证了测试到的ACLR不是由于测试仪器造成的。FSU六载波ACLR可达66db,FSP六载波ACLR可达61db。

  3. 由于TD-SCDMA的时分特性,在测试当中需要多个触发信号,提供给分析仪器以及被测功放,SMU具备灵活且方便的触发信号设置,可以产生各种触发信号。

  4. 作为一种调制指标的测试,误差矢量幅度EVM对于直放站和功放测试很重要,因为EVM能直接体现放大器的非线性引起的信号失真和畸变。FSU/P内置的TD-SCDMA选件不但能测试TD信号的功率和频谱,还可以直接测试其EVM,大大方便了功放和直放站测试。

  5.TD-HSDPA中引入了16QAM高阶调制方式,对于功放和直放站的线性度提出了更高的要求。除了需要测试EVM等调制指标以外,符号的星座图也是一个很必要的测试方法。图1为星座图和调制指标的测试实例。

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  基站和终端整机的研发和一致性测试

  3GPP 25.142(基站)和34.122(终端)的射频一致性测试规范定义了发射机、接收机的特性和系统性能的测试要求。其中TD-SCDMA LCR的基站/终端则是根据该规范的1.28 Mcps TDD的要求进行测试。上述规范是研发和一致性测试中采用的准则。在该阶段,对被测设备的测试往往非常严格,以排除各种潜在的缺陷。研发测试对仪器的功能、动态范围、精度等要求极高。

  R&S提供了SMU200A + FSQ + SMA + NRP的研发测试解决方案。SMU200A可以内置两路独立的信号源,其中一路用于产生有用信号,另外一路则可以产生规范定义的各种干扰信号(连续波或者调制信号干扰),从而实现两台信号源的功能。而且SMU200A可以产生规范要求的各种衰落模拟和AWGN,这样,一台SMU200A就能满足规范对信号源的要求。FSQ的频谱仪模式具备同类产品中最佳的动态范围,这在进行规范要求的杂散测试和ACLR测试是非常重要的。而FSQ的矢量信号分析模式则可以对信号进行IQ域的分析,便于在研发阶段定位和分析故障。SMA是一台高性能的模拟信号源,可以用于接收交调特性测试。功率计NRP主要用于精准功率测试。

  对于TD-SCDMA/GSM双模终端来说,音频性能的测试非常重要。因为音频性能的好坏直接影响用户的使用满意度。3GPP 规范TS 26.132和TS 26.131以及国标YD/T 1538-2006 详细描述了数字移动终端的音频性能技术要求和测试方法。搭建音频测试系统需要三大部件:系统模拟器(如R&S CMU200),音频分析仪(如R&S的UPV或UPL)以及人工嘴人工耳。这是认证级测试平台,在中国,UPV和UPL也已经被权威测试机构采用,进行TD-SCDMA/GSM双模手机的音频一致性测试。

  基站和终端整机的生产测试

  TD-SCDMA终端的生产测试通常会分为校准和最终测试两个步骤:前者对终端的接收和发射机进行射频调整;后者在整机装配完成后,测试整机的性能指标是否达到规定的要求。由于终端产量巨大,因此对测试设备的要求是:快速、精准、测试一致性好、故障率和维护成本低。

  目前是TD-SCDMA终端批量生产阶段,业界迫切需要快速的TD-SCDMA生产测试仪。R&S高速非信令测试仪CMW500能提供极高的测试速度、精度和测试能力,它能支持包括TD-SCDMA在内的多个移动通信标准,正好满足了业界的这一需求。

  CMW500基于一个新的测试平台,它的推出是源于现代的测试理念和需求。由于现代的手机变得越来越复杂,不断增加的新通信标准和新频率分配使得测试需求越来越多,这大大提高了终端生产厂家的测试成本。因此,为了应对多标准、多频段带来的测试时间和费用的增长,除了尽可能提高仪器的测试速度外,还必需有全新的测试方法和理念。

  从射频性能和对未来无线通信的支持来说,CMW500频率可选配为3.3GHz 或6GHz,中频带宽分别为分析仪40MHz和信号源70MHz。在设计该仪器时已经充分考虑了未来无线技术的发展趋势,这使得用户能实现最低的测试费用和投资的低风险性。CMW500单台测试仪集成了强大的射频分析仪和信号源以及全新的测试理念,这确保了最高的测试性能,最小的体积和很低的功耗。

  正如前面所说,为了进一步提高测试速度,还需要创新的测试理念。R&S为芯片和无线设备生产商开发了R&S智能校准 (R&S Smart Alignment)测试技术。CMW500可以支持这种创新的测试技术,以及衍生的支持各种快速射频校准测试,如基于Rx/Tx功率扫描(Power Sweep)的射频校准方法。从而可以把终端的射频校准时间比传统方法加快10倍。

  另外,对于终端生产来说,如果尽量提高首次测试的通过率,可以减少误测,从而也可以减少整体测试时间。而通过率的提高依赖于整个生产流程的优化,这其中,仪器的测试精度和一致性又是至关紧要的。R&S CMW500在绝对精度、测试可重复性和线性度方面极为出色,可以保证很高的首次测试通过率。

  对于TD-SCDMA基站和直放站,R&S的推荐方案是FSP+SMJ00A。这是一套快速且经济的测试解决方案。SMJ配合内置的K50/K51选件,可以产生不同电平和频率的标准信号,既可以测试发射机射频模块,也可以进行接收机灵敏度BER/BLER测量。SMJ具有优异的射频性能和极快的频率/电平稳定时间,可以实现快速而准确的测试。频谱仪FSP配合内置的K76选件,可以测试发射模块的指标,如功率、PVT、误差矢量幅度(EVM)、频率误差以及频谱特性等。其测试速度很快而且精度很高。用SMJ和FSP可以轻松搭建基站和直放站测试系统。

  网络部署和规划、优化测试

  路测系统是该阶段的重要测试设备。R&S的TSMQ/TSMU/TSML系列是高性能、全频段、多标准的无线分析仪,是路测系统里的核心设备。它独立于测试手机,用于测量和分析无线信号。在进行连续波(CW)测试时有着极高的测试速度,因此可以在满足李氏定律的前提下实现多频点、高移动速度的测试,为网络规划和优化提供重要的数据。R&S的ROMES覆盖测试软件是一个通用的路测平台,它可以连接测试手机、GSP、TSMx,实现对各种通信标准的路测。

  在网络部署时,还必须考虑电磁环境的问题。在无线通信高速发展的同时,民众对环境中的电磁辐射水平的关注也在提高。为了实施对环境电磁场的测量,罗德与施瓦茨公司推出了便携式的环境电磁场测试系统R&S TS-EMF:它由场探头和频谱仪(FSH或FSL)组成,外带测试软件R&S RFEX,方便对空间区域电磁场进行准确测量和统计评估,如图2所示。

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  要准确可靠地评估某一基站的辐射效应,不仅要对其电磁场进行全面的短周期、长周期测量,而且需要在较大区域范围进行测量数据的统计。至今,有两种方法测量环境电磁效应:用全向场探头进行宽带测量或用方向性天线进行频率选择性测量。R&S的TS-EMF综合了两种测量方法的优点:用全向性天线在30M~3GHz进行频率选择性测量。测试软件R&S RFEX专用于环境的电磁兼容应用,方便对人员密集区域的电磁场进行准确测量和统计评估,对某些位置(如学校)可长时间进行监测(几天或几周),从而给出科学、准确的评估。

  结语

  作为一种新的技术标准,TD-SCDMA在技术的成熟性和商用经验方面稍显欠缺,因此大量的测试工作是保证其成功商用的基本前提。除了射频测试以外,在业务和互联互通等方面的测试也非常重要。
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