CN100446608C - 一种扩频接收机射频中频单元独立测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扩频接收机射频中频单元独立测试方法，本发明用正交码片数据的信噪比见右(1)式、射频中频单元的噪音系数NF、归一化功率P_iq和增益gain作为射频中频单元的度量，通过观察这些参数的变化来评估其性能。用本发明的方法可以更有效地对RF-IF单元独立地测试评估，故障定位，加快RF-IF单元的开发进度，提高产品质量。

Description

一种扩频接收机射频中频单元独立测试方法

技术领域

本发明涉及一种扩频接收机射频-中频(RF-IF)单元独立测试方法，尤其涉及第3代移动通信基站的RF-IF拉远模块独立的测试方法。

背景技术

图1是扩频接收机的方框图，从天线来的射频信号经过RF-IF单元的放大和下变频，解成正交码片IQchip数据，送到匹配滤波器Rake单元，解扩成交织符号后，送到解交织单元，解出编码符号后，继续送到解码器，最终解出信息比特。

天线口，RF-IF输出口，Rake输出口，3点之间的信噪比

存在以下关系：

$\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{in}}\text{=}\frac{P_s}{\mathrm{KTB}}---\left(1\right),$

$\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{chip}}=\frac{P_s}{\mathrm{NF}\×\mathrm{KTB}}---\left(2\right),$

$\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{symbol}}=\frac{\mathrm{SF}\×P_s}{\mathrm{NF}\×\mathrm{KTB}}---\left(3\right),$

是天线口信噪比，P_s是输入信号的功率，KTB是天线等效热噪音，

是IQchip数据的信噪比，NF是RF-IF单元的噪音系数，是编码符号的信噪比，SF是扩频因子。

与解码后的BER的对应关系可以通过仿真来确定，传统的测试方法是用BER来评估接收机的整体性能，在没有Rake单元和解码器的情况下，不能得到BER，本发明用

NF、归一化功率P_iq和增益gain作为RF-IF单元的度量，通过观察这些参数的变化来评估其性能。扩频接收机的整机性能分成两部分：基本性能，抗干扰性能。本发明用RF-IF单元的噪音系数NF，来预测接收机的灵敏度；施加了邻道干扰、阻塞干扰和交调干扰后，

就要恶化，根据其恶化的程度来判断RF-IF单元的抗干扰能力。本发明就是利用

的这一特点，提出了一种扩频接收机RF-IF单元独立的测试方法。本发明的测试精度受到接收机中心频率与信号载波频差的限制，此频差小于相关协议的要求是实施本发明的先决条件。

发明内容

本发明提供了一种扩频接收机射频中频单元独立测试方法，其中包括：

步骤(1)在天线口输入包含一个码道的强射频信号，在射频-中频RF-IF单元输出口，采集正交码片数据，通过该数据计算接收机中心频率与信号载波的频差，此频差应符合协议的要求；

步骤(2)在天线口输入包含一个码道的射频信号，并改变信号功率P_s，对于每一个P_s在射频-中频RF-IF单元输出口，采集正交码片数据，用滑动相关法计算被测码道扰码与正交码片数据的相关系数，当扰码帧头与正交码片数据中的扰码帧头准确对齐后，相关系数取得最大值，此最大值定义为码片能量与接收总功率谱密度之比得到对应每一个P_s的

步骤(3)对于步骤(2)计算出来的每一个

用以下公式计算正交码片数据的信噪比

$\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{chip}}=\frac{\frac{E_c}{I_o}}{1-\frac{E_c}{I_o}}---\left(4\right);$

步骤(4)对于小信号功率的P_s，推导出一组噪音系数NF，经过平均以后作为RF-IF单元的噪音系数NF；

步骤(5)根据仿真确定的编码符号信噪比和误码率BER关系曲线，以及步骤(4)确定的RF-IF单元的噪音系数NF，用以下公式来预测接收机灵敏度：

KTB+NF＜P_s                              (5)

$(\mathrm{KTB}+\mathrm{NF})-P_s\≤\mathrm{SF}-\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{symbol}}^{\mathrm{BER}}\mathrm{dB}---\left(6\right)$

是根据BER＝0.001时，仿真得到的编码符号信噪比

推导出来的天线口输入的射频信号的功率P_s即是接收机灵敏度，其中KTB是天线等效热噪音，SF是扩频因子；

步骤(6)通过比较在天线口施加一定功率的有用信号时计算的

与再施加一定功率的邻道、阻塞、交调干扰信号时的

比较，判断接收机抗干扰性能是否符合协议要求。

在扩频接收机的开发和生产过程中，需要对其RF-IF单元进行独立测试，用本发明的方法可以更有效地对RF-IF单元独立地测试评估，故障定位，加快RF-IF单元的开发进度，提高产品质量。

附图说明

图1是扩频接收机方框图；

图2是测试环境示意图；

图3是RF-IF单元独立测试数据曲线图；

图4是RF-IF单元独立测试数据表。

具体实施方式

下面根据本发明的具体实施例来说明本发明的步骤：

步骤(1)在天线口输入包含一个码道的强射频信号，例如信号功率P_s＝-60dBm，在RF-IF单元输出口，采集正交码片IQchip数据，通过IQchip数据计算接收机中心频率与信号载波的频差，此频差应符合相关协议的要求；

步骤(2)在天线口输入包含一个码道的射频信号，并改变信号功率P_s，对于每一个P_s在RF-IF单元输出口，采集正交码片IQchip数据，用滑动相关法计算被测码道扰码与IQchip数据的相关系数，当扰码帧头与IQchip数据中的扰码帧头准确对齐后，相关系数取得最大值，此最大值定义为码片能量与总功率谱密度之比

用此方法可以得到对应每一个P_s的

步骤(3)对于步骤2计算出来的每一个

用公式(4)计算

步骤(4)对于小信号功率的P_s，用公式(2)和公式(4)推导出一组NF，经过平均以后作为RF-IF单元的噪音系数NF；

步骤(5)根据仿真确定的

和BER关系曲线，以及步骤4确定的RF-IF单元的噪音系数NF，用公式(5)(6)来预测接收机灵敏度；

步骤(6)根据相关协议的要求，在天线口施加一定功率的有用信号，计算并记录下对应的

然后再施加一定功率的邻道、阻塞和交调干扰信号，观察

恶化的程度，判断接收机抗干扰性能是否符合协议要求；

步骤(7)在天线口输入包含一个码道的射频信号，并改变信号功率P_s，对于每一个P_s在RF-IF单元输出口，采集IQchip数据，用以下公式计算其归一化功率：

$P_{\mathrm{iq}}=10\log \left(\frac{1000V_c^2}{R}\frac{{\left(\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\right|I\left|\right)}^2+{\left(\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\right|Q\left|\right)}^2}{2^{(B-1)}}\right)\mathrm{dBm}---\left(7\right),$

V_c是模拟数字转换器ADC的转换电压(clip level)，R是模拟数字转换器ADC的输入阻抗，I，Q是正交码片IQchip数据，B是模拟数字转换器ADC比特数；

步骤(8)对于步骤9计算出来的每一个P_iq，用以下公式计算RF-IF单元的增益gai1n：

$\mathrm{gain}=\frac{P_{\mathrm{ip}}\frac{E_c}{I_o}}{P_s}\mathrm{dB}---\left(8\right)$

对于每一个P_s，计算的gain做成表格，用来分析接收机AGC性能。

结合WCDMA基站RF-IF拉远单元的测试，详细说明本发明的实施过程：

搭建测试环境如图2所示，按照步骤(1)，在天线口输入上行的DPCCH信号，信号功率P_s＝-60dBm，在RF-IF单元输出口，采集IQchip数据，通过IQchip数据来计算接收机中心频率与信号载波的频差，此频差符合3GPP25.141协议的要求小于5×10^-8；

按照步骤(2)，在18个功率点-50，-60，-70，-80，-90，-100，-110，-111，-112，-113，-114，-115，-116，-117，-118，-119，-120，-121dBm，从天线口输入上行的DPCCH信号，在RF-IF单元的输出口采集2帧IQchip数据，用已知的一帧扰码和导频、反馈、帧格式、功控比特(pilot\FBI\TFCI\TPC)，对IQchip数据进行滑动相关运算，计算被测码道扰码与IQchip数据的相关系数，当扰码帧头与IQchip数据中的扰码帧头准确对齐后，相关系数取得最大值，此最大值定义为

，用此方法可以得到18个P_s的

同时按照步骤(7)，分别对2帧IQchip数据，用公式(7)计算出18个IQchip数据的归一化功率P_iq。

按照步骤(8)，用公式(8)计算出18个gain。

按照步骤(3)，用公式(4)计算出18个的

按照步骤4，用公式(2)和公式(4)推导出18个NF，对-110，111，112，113，114，115，116，117，118，119，120，-121dBm12个小信号功率点的NF，进行平均作为RF-IF单元的噪音系数NF，如附图4所示。

以上计算结果表示在图4表1和图3曲线图。

按照步骤(5)，如果在BER＝0.001时， $\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{symbol}}^{\mathrm{BER}}=6\mathrm{dB},$ 可以预测接收机灵敏度接近-121dBm。

按照步骤(6)，在天线口输入-115dBm的上行DPCCH信号，分别在偏离载波频率+5MHz和-5MHz，施加-49dBm的邻道干扰信号，计算得到

分别为-11.4dB和-9.8dB，相对表1中-115dBm信号时的 $\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{chip}}=-9\mathrm{dB},$ 下降均不超过6dB，可以预测接收机邻道选择性符合3GPP25.141协议的要求；分别在偏离载波频率+10MHz和-10MHz，施加-38dBm的阻塞干扰信号，计算得到

分别为-12.4dB和-15.8dB，相对表1中-115dBm信号时的 $\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{chip}}=-9\mathrm{dB},$ 在干扰偏离载波频率-10MHz时超过6dB，可以预测接收机抗阻塞干扰指标不符合3GPP25.141协议的要求；在偏离载波频率+10MHz，施加-48dBm的单音信号(CW)信号，在偏离载波频率+20MHz，施加-48dBm的WCDMA信号，计算得到

为-9.8dB，相对表1中-115dBm信号时的 $\frac{S}{N}{|}_{\mathrm{chip}}=-9\mathrm{dB},$ 下降不超过6dB，可以预测接收机抗交调干扰指标符合3GPP25.141协议的要求。

Claims (3)

1.一种扩频接收机射频中频单元独立测试方法，其中包括：

步骤(1)在天线口输入包含一个码道的强射频信号，在射频-中频RF-IF单元输出口，采集正交码片数据，通过该数据计算接收机中心频率与信号载波的频差，此频差应符合协议的要求；

步骤(2)在天线口输入包含一个码道的射频信号，并改变信号功率P_s，对于每一个P_s在射频-中频RF-IF单元输出口，采集正交码片数据，用滑动相关法计算被测码道扰码与正交码片数据的相关系数，当扰码帧头与正交码片数据中的扰码帧头准确对齐后，相关系数取得最大值，此最大值定义为码片能量与接收总功率谱密度之比得到对应每一个P_s的

步骤(3)对于步骤(2)计算出来的每一个用以下公式计算正交码片数据的信噪比

${\frac{S}{N}|}_{\mathrm{chip}}=\frac{\frac{E_c}{I_o}}{1-\frac{E_c}{I_o}}$

步骤(4)对于小信号功率的P_s，推导出一组噪音系数NF，经过平均以后作为RF-IF单元的噪音系数NF；

步骤(5)根据仿真确定的编码符号信噪比

和误码率BER关系曲线，以及步骤(4)确定的RF-IF单元的噪音系数NF，用以下公式来预测接收机灵敏度：

KTB+NF＜P_s

$(\mathrm{KTB}+\mathrm{NF})-P_s\≤\mathrm{SF}-{\frac{S}{N}|}_{\mathrm{symbol}}^{\mathrm{BER}}\mathrm{dB}$

是根据BER＝0.001时，仿真得到的编码符号信噪比

推导出来的天线口输入的射频信号的功率P_s即是接收机灵敏度，其中KTB是天线等效热噪音，SF是扩频因子；

步骤(6)通过比较在天线口施加一定功率的有用信号时计算的

与再施加一定功率的邻道、阻塞、交调干扰信号时的

比较，判断接收机抗干扰性能是否符合协议要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

当在步骤(6)中比较的

的差值大于6dB时，判断为不符合协议要求，否则判断为符合协议要求。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤(4)中所述的推导出一组NF是根据公式 ${\frac{S}{N}|}_{\mathrm{chip}}=\frac{P_s}{\mathrm{NF}\×\mathrm{KTB}}$ 和公式 ${\frac{S}{N}|}_{\mathrm{chip}}=\frac{\frac{E_c}{I_o}}{1-\frac{E_c}{I_o}}$ 来推导出来的，其中KTB是天线等效热噪音。

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