- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
TD-SCDMA测试方案在产品研发中的应用
录入：edatop.com 点击：
1、引言
一般而言，一个通信产品从设计定义到产品定型可以分为四个阶段：系统设计和仿真阶段；元器件/电路/部件设计和验证阶段；系统集成和联合调试阶段；预认证和一致性测试阶段。
根据不同阶段的不同特点，需要应用不同的测试解决方案。由于TD-SCDMA集中了TDD，FDMA，CDMA，TDMA，智能天线，联合检测等诸多特点，使其在各个阶段的测试上都有一些特殊的要求的挑战。本文将介绍安捷伦的测试方案在产品研发的各个阶段的应用。
2、系统设计和仿真
TD-SCDMA的系统设计涉及算法开发，DSP设计，数字电路设计，RFIC设计和射频电路设计等各个方面。系统设计必须通过全面的仿真进行验证。仿真可分为计算机仿真和半实物仿真。计算机仿真是系统设计阶段不可缺少的一项工作。通过计算机仿真，系统设计初期即可验证设计的正确性和可实现性。半实物仿真是把系统设计与关键器件或部件结合起来，使系统设计能够在硬件和软件开发过程中不断得到优化。
Agilent ADS（Advanced Design System）是专门针对电子系统和电路设计的EDA仿真工具，可以提供目前最为完整的系统及电路的计算机和半实物仿真功能。ADS包含各种系统的设计库，其中TD-SCDMA设计库是专门根据3GPP LCR-TDD标准的物理层所开发的仿真设计库。除了包括符合规范的完整行为级模块之外，TD-SCDMA设计库还包括预建的系统仿真和应用范例。这些范例均选择于TD-SCDMA系统的一些典型应用，用户可以直接利用这些预建的系统或范例，也可以参考或修改它们构造自己的系统，把系统设计和硬件原型结合在一起进行仿真。ADS可以完成各种设计和仿真工作，包括系统级设计、DSP设计、RFIC设计、微波电路设计和RF电路板设计。并且ADS一个特有的功能是可以很容易地与安捷伦科技的测试仪表如E4438C，E4406A，89600等相连实现虚拟原型，进行半实物仿真。其中，ADS与E4438C和89600的互联可以大大缩短电路仿真和设计的周期，并且节省研发的成本。
下面以图1为例说明ADS与仪器的连接方案及其应用。图1左上角为在ADS环境中设计的一个系统，产生TD-SCDMA信号源。可以看出该设计是利用一些模块构建而成的，这些模块是ADS的通用模块或TD-SCDMA设计库中的模块，可方便地改变其参数得到不同的应用。在ADS中模拟的TD-SCDMA信号源产生的I/O信号，可以通过LAN或GPIB接口直接下载到E4438C ESG中，ESG将输出实际的射频TD-SCDMA信号，送给被测器件（图中DUT），DUT可为功率放大器、滤波器，甚至TD-SCDMA接收机。E4440APSA接收通过DUT的信号，进行分析或送给89601A矢量信号分析软件分析信号的频域、码域、时域和调制域的性能。另外，89601A可直接与ADS连接，这时89601A直接接收ADS的信号进行分析，通过89601A对设计中的系统和电路进行分析。ADS也能接收89601A通过PSA捕获的实际信号，如利用89601A捕获的信号来仿真分析非理想的实际信号对接收机性能的影响，帮助改进接收机性能。
图1 ADS与仪器的连接方案
3、元器件/电路/部件设计和验证
在经过系统设计和仿真验证之后，研发将进入元器件选择以及电路和部件的设计和验证阶段。即使系统设计完全正确，如果要保证最终的产品通过严格的一致性测试，也必须首先保证基带和射频的器件电路符合更严格的要求。在此阶段的测试，既有矢量网络分析仪，频谱分析仪所提供的传统线性和非线性分析（如S参数，压缩点，三阶交调等），又有数字信号源和矢量信号分析仪所提供的时域，频域，码域和调制域的分析（如CCDF，ACP，EVM等）。这部分在安捷伦的其它文章中都有介绍，本文不再赘述。
4、系统集成和联合调试
系统集成和联合调试是研发过程中的核心阶段。在这一阶段中要对发射机和接收机的软硬件进行联合调试，对整机进行总体验证。对此，安捷伦可以提供完整的解决方案，帮助用户诊断和定位故障。测试仪器包括E4438C数字信号发生器、89600矢量信号分析仪和PSA系列高性能频谱分析仪。ADS软件也可用于这一阶段的半实物仿真。
不同于其它两个FDD 3G系统，TD-SCDMA测试标准中定义了严格的功率与时间关系，也称为PvT。PvT测试保证TD-SCDMA的射频突发信号落在特定的时间模板内，是TD-SCDMA系统的一个重要指标。由于TD-SCDMA也是一个TDMA系统，PvT时间模板的定义是为了避免一个或多个时隙的突发信号对其它时隙的用户造成干扰。TD-SCDMA终端和基站的发射信号都必须满足相应的要求。
PSA的PvT测量支持TD-SCDMA所有3类时隙：业务时隙、上行导频时隙（UpPTS）和下行导频时隙（DwPTS）。PSA使用了特殊的扫频方式实现了112dB的开关电平测量动态范围，甚至可以支持TD-SCDMA基站在最大30dBm的发射功率下的PvT测试（见图2）。图中实际被测信号功率与时间的曲线用黄线表示，绿线为标准所要求的时间模板。若黄线落在绿线中，则测试通过。否则可根据两者的关系调整设计。
图2 用PSA进行TD-SCDMAPvT测试
另外，PSA还能根据3GPP测试标准中的规定测量发射机的邻近信道泄漏比（ACLR），杂散发射和发射频谱等指标。
89601A是个功能非常强大的测量分析软件。它可以提供时域、频域、码域和调制域的测量，并提供许多辅助信息帮助调试，如对EVM的测量，除EVM结果外。同时还提供丰富的分析功能帮助分析TD-SCDMA的数字调制信号，精确地定位出导致信号EVM恶化的原因。如图3所示，在分析结果中，出EVM和Rho值外，还包括幅度误差、相位误差、频率误差、I/Q偏移等信息。图4给出了利用89601提供的信息进行差错分析的流程。这些测量信息对系统调试和故障定位非常有帮助。
图3 89601分析结构信息
图4 差错分析流程
安捷伦对TD-SCDMA接收机的测量也提供了完整的解决方案。接收机的测量包括灵敏度，最大输入电平，邻道选择性，杂散响应特性，交调特性，以及在噪声、衰落等各种接收条件下的性能。这些测量最终是对在不同条件下的误码率或误帧率的测量。常用的测试系统如图5所示。TD-SCDMA SignalStudio能灵活配置成各种所需的TD-SCDMA信号源，通过E4438C输出射频信号。同时，TD-SCDMA SignalStudio已预先配置好了标准所定义的各种参考测量信道（RMC），非常方便使用。另外，通过一些选件和模块，可以得到加上AWGN的一定信噪比的信号，也可以仿真通过衰落信道后的信号，用于对在各种信道条件下接收机性能的测试。
图5 接收机测量
在一些测量中，除了用一个数字信号源产生所需的TD-SCDMA信号外，有时还需要采用其它数字信号源产生指定的调制信号来模拟干扰源。例如测量接收机的交调特性时，需要采用两个E4438C数字信号源产生TD-SCDMA调制信号，另一个射频信号源产生连续波信号作为干扰信号。
5、预认证和一致性测试
当产品的主要软硬件联调完成最终形成样机后，就进入预认证和一致性测试阶段。测试主要依据34.122和25.142终端和基站的测试标准，标准中对各种测试都定义了相应的测试条件和信道结构，将安捷伦的相关仪器集成可实现规范中的所有测试例，并可借助测试软件完成自动化测试。安捷伦公司具有多年系统集成和测试软件的开发经验，可以为用户构造TD-SCDMA测试系统提供帮助。
作者：安捷伦科技有限公司 来源：电信网技术
一般而言，一个通信产品从设计定义到产品定型可以分为四个阶段：系统设计和仿真阶段；元器件/电路/部件设计和验证阶段；系统集成和联合调试阶段；预认证和一致性测试阶段。
根据不同阶段的不同特点，需要应用不同的测试解决方案。由于TD-SCDMA集中了TDD，FDMA，CDMA，TDMA，智能天线，联合检测等诸多特点，使其在各个阶段的测试上都有一些特殊的要求的挑战。本文将介绍安捷伦的测试方案在产品研发的各个阶段的应用。
2、系统设计和仿真
TD-SCDMA的系统设计涉及算法开发，DSP设计，数字电路设计，RFIC设计和射频电路设计等各个方面。系统设计必须通过全面的仿真进行验证。仿真可分为计算机仿真和半实物仿真。计算机仿真是系统设计阶段不可缺少的一项工作。通过计算机仿真，系统设计初期即可验证设计的正确性和可实现性。半实物仿真是把系统设计与关键器件或部件结合起来，使系统设计能够在硬件和软件开发过程中不断得到优化。
Agilent ADS（Advanced Design System）是专门针对电子系统和电路设计的EDA仿真工具，可以提供目前最为完整的系统及电路的计算机和半实物仿真功能。ADS包含各种系统的设计库，其中TD-SCDMA设计库是专门根据3GPP LCR-TDD标准的物理层所开发的仿真设计库。除了包括符合规范的完整行为级模块之外，TD-SCDMA设计库还包括预建的系统仿真和应用范例。这些范例均选择于TD-SCDMA系统的一些典型应用，用户可以直接利用这些预建的系统或范例，也可以参考或修改它们构造自己的系统，把系统设计和硬件原型结合在一起进行仿真。ADS可以完成各种设计和仿真工作，包括系统级设计、DSP设计、RFIC设计、微波电路设计和RF电路板设计。并且ADS一个特有的功能是可以很容易地与安捷伦科技的测试仪表如E4438C，E4406A，89600等相连实现虚拟原型，进行半实物仿真。其中，ADS与E4438C和89600的互联可以大大缩短电路仿真和设计的周期，并且节省研发的成本。
下面以图1为例说明ADS与仪器的连接方案及其应用。图1左上角为在ADS环境中设计的一个系统，产生TD-SCDMA信号源。可以看出该设计是利用一些模块构建而成的，这些模块是ADS的通用模块或TD-SCDMA设计库中的模块，可方便地改变其参数得到不同的应用。在ADS中模拟的TD-SCDMA信号源产生的I/O信号，可以通过LAN或GPIB接口直接下载到E4438C ESG中，ESG将输出实际的射频TD-SCDMA信号，送给被测器件（图中DUT），DUT可为功率放大器、滤波器，甚至TD-SCDMA接收机。E4440APSA接收通过DUT的信号，进行分析或送给89601A矢量信号分析软件分析信号的频域、码域、时域和调制域的性能。另外，89601A可直接与ADS连接，这时89601A直接接收ADS的信号进行分析，通过89601A对设计中的系统和电路进行分析。ADS也能接收89601A通过PSA捕获的实际信号，如利用89601A捕获的信号来仿真分析非理想的实际信号对接收机性能的影响，帮助改进接收机性能。
3、元器件/电路/部件设计和验证
在经过系统设计和仿真验证之后，研发将进入元器件选择以及电路和部件的设计和验证阶段。即使系统设计完全正确，如果要保证最终的产品通过严格的一致性测试，也必须首先保证基带和射频的器件电路符合更严格的要求。在此阶段的测试，既有矢量网络分析仪，频谱分析仪所提供的传统线性和非线性分析（如S参数，压缩点，三阶交调等），又有数字信号源和矢量信号分析仪所提供的时域，频域，码域和调制域的分析（如CCDF，ACP，EVM等）。这部分在安捷伦的其它文章中都有介绍，本文不再赘述。
4、系统集成和联合调试
系统集成和联合调试是研发过程中的核心阶段。在这一阶段中要对发射机和接收机的软硬件进行联合调试，对整机进行总体验证。对此，安捷伦可以提供完整的解决方案，帮助用户诊断和定位故障。测试仪器包括E4438C数字信号发生器、89600矢量信号分析仪和PSA系列高性能频谱分析仪。ADS软件也可用于这一阶段的半实物仿真。
不同于其它两个FDD 3G系统，TD-SCDMA测试标准中定义了严格的功率与时间关系，也称为PvT。PvT测试保证TD-SCDMA的射频突发信号落在特定的时间模板内，是TD-SCDMA系统的一个重要指标。由于TD-SCDMA也是一个TDMA系统，PvT时间模板的定义是为了避免一个或多个时隙的突发信号对其它时隙的用户造成干扰。TD-SCDMA终端和基站的发射信号都必须满足相应的要求。
PSA的PvT测量支持TD-SCDMA所有3类时隙：业务时隙、上行导频时隙（UpPTS）和下行导频时隙（DwPTS）。PSA使用了特殊的扫频方式实现了112dB的开关电平测量动态范围，甚至可以支持TD-SCDMA基站在最大30dBm的发射功率下的PvT测试（见图2）。图中实际被测信号功率与时间的曲线用黄线表示，绿线为标准所要求的时间模板。若黄线落在绿线中，则测试通过。否则可根据两者的关系调整设计。
另外，PSA还能根据3GPP测试标准中的规定测量发射机的邻近信道泄漏比（ACLR），杂散发射和发射频谱等指标。
89601A是个功能非常强大的测量分析软件。它可以提供时域、频域、码域和调制域的测量，并提供许多辅助信息帮助调试，如对EVM的测量，除EVM结果外。同时还提供丰富的分析功能帮助分析TD-SCDMA的数字调制信号，精确地定位出导致信号EVM恶化的原因。如图3所示，在分析结果中，出EVM和Rho值外，还包括幅度误差、相位误差、频率误差、I/Q偏移等信息。图4给出了利用89601提供的信息进行差错分析的流程。这些测量信息对系统调试和故障定位非常有帮助。
安捷伦对TD-SCDMA接收机的测量也提供了完整的解决方案。接收机的测量包括灵敏度，最大输入电平，邻道选择性，杂散响应特性，交调特性，以及在噪声、衰落等各种接收条件下的性能。这些测量最终是对在不同条件下的误码率或误帧率的测量。常用的测试系统如图5所示。TD-SCDMA SignalStudio能灵活配置成各种所需的TD-SCDMA信号源，通过E4438C输出射频信号。同时，TD-SCDMA SignalStudio已预先配置好了标准所定义的各种参考测量信道（RMC），非常方便使用。另外，通过一些选件和模块，可以得到加上AWGN的一定信噪比的信号，也可以仿真通过衰落信道后的信号，用于对在各种信道条件下接收机性能的测试。
在一些测量中，除了用一个数字信号源产生所需的TD-SCDMA信号外，有时还需要采用其它数字信号源产生指定的调制信号来模拟干扰源。例如测量接收机的交调特性时，需要采用两个E4438C数字信号源产生TD-SCDMA调制信号，另一个射频信号源产生连续波信号作为干扰信号。
5、预认证和一致性测试
当产品的主要软硬件联调完成最终形成样机后，就进入预认证和一致性测试阶段。测试主要依据34.122和25.142终端和基站的测试标准，标准中对各种测试都定义了相应的测试条件和信道结构，将安捷伦的相关仪器集成可实现规范中的所有测试例，并可借助测试软件完成自动化测试。安捷伦公司具有多年系统集成和测试软件的开发经验，可以为用户构造TD-SCDMA测试系统提供帮助。
作者：安捷伦科技有限公司 来源：电信网技术
