CN100546401C - 实现td-scdma射频前端全双工测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现TD-SCDMA射频前端的全双工测试装置及方法，让信号源发出一帧既有上行数据又有下行数据的测试信号，然后经过功分器后，一路送到射频前端FE模块的下行输入Tx端口，作为下行链路的输入信号，另一路经过隔离器、环行器后送到FE模块的上行输出Rx端口，做为上行链路的输入信号，FE模块在测试控制盘的控制下，与信号源保持同步，从而保证上下行信号互不干扰，Rx端口的上行链路输出信号和Ant口的下行链路输出信号经过合路器后进入频谱仪，通过修改当前测试的时隙，来读取上下行链路的测试结果。本发明实现FE模块的全双工测试，测试结果更具有真实性，同时一次连接便可实现上下行的测试，在自动化测试系统中大大提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现TD-SCDMA系统中射频前端的全双工测试装置及方法。
背景技术
TD-SCDMA是国际电信联盟ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范3大标准之一，其关键技术有可调整上下行切换点的时分双工技术、智能天线技术、联合检测技术。TD-SCDMA的优势突出表现在系统抗干扰和系统容量之间得到了很好的均衡、对混合业务的高效支持、系统自身有良好的持续发展和技术演进性。
TD-SCDMA的多址接入方案属于DS-SCDMA，码片速率为1.28Mc/s，扩频带宽约为1.6MHz，采用不需配对频率的频分多址方式(TDD)工作方式。它的下行和上行的信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的。TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧、无线帧、子帧和时隙/码。图1是TD-SCDMA的物理信道信号格式。其帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms的子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。三个特殊时隙分别为下行导频时隙DwPTS、主保护时隙GP和上行导频时隙UpPTS。
射频前端是TD-SCDMA射频拉远单元的重要组成部分，其主要是由功率放大器、低噪放、环行器、射频开关及其切换控制电路组成，其功能是将来自基站的射频信号功率放大后送到天线，同时接受来自天线的信号，并将其低噪声放大后送给基站，其结构框图见图2所示。
针对TD-SCDMA上下行时分双工的特点，射频前端传统的测试分为下行通道测试和上行通道测试，下行测试时，送仅有下行数据的测试信号，在下行所有指标测试完了之后，改变射频的连接，接通上行链路，然后进行上行测试，同样送的是仅有上行数据的信号。事实上，射频前端真实的工作环境则是既有上行数据又有下行数据，传统的测试方法不能真实的反映射频前端的射频性能；每次测试完下行指标之后，需要改变一次连接，如果由手工操作，这在自动化测试中大大影响测试效率，而使用射频矩阵，成本太高。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有射频前端的测试方法存在的问题，本发明利用TD-SCDMA射频前端(以下简称FE)的特点，提出一种新的简单易行、成本低的实现TD-SCDMA射频前端全双工测试装置及方法，本发明能够实现全双工、一次连接可以测试上行和下行指标，即射频前端工作于既有上行数据又有下行数据的环境中进行测试，只需要连接一次就能完成上行链路和下行链路指标的测试，中间不需要改变连接，自动化测试中起到与射频矩阵同等的效果。
本发明的技术方案：
实现TD-SCDMA射频前端全双工测试装置，包括信号源、频谱仪、3个隔离器、2个衰减器、环行器、合路器、功分器、测试控制盘，信号源通过射频电缆与功分器相连，信号源通过触发线与测试控制盘相连，信号源通过触发线和参考时钟与频谱仪相连，功分器一出口通过射频电缆引出插入射频前端下行输入(Tx)端，功分器另一出口通过射频电缆依次与隔离器、衰减器、隔离器、环行器、衰减器、合路器与频谱仪相连，环行器通过射频电缆引出的另一出口插入射频前端天线口(Ant)端，射频前端的上行输出(Rx)端通过射频电缆依次与隔离器、合路器与频谱仪相连，测试控制盘与射频前端通过10芯控制线连接。
从信号源发出的测试信号是上下行时隙都有数据的信号，经过功分器一路作为上行输入信号，一路作为下行输入信号，测试的过程中无需改变射频线的连接，只要通过修改频谱仪的时隙参数就能获得上行和下行的测试结果。
针对TD-SCDMA信号的特点，利用少量的环行器、隔离器、衰减器、合路器等无源器件按照一定的顺序进行组合，实现对TD-SCDMA射频拉远单元(RRU)射频前端的全双工、中途无需改变连接的测试，测试系统组网框图如图3所示。图中的测试控制盘给被测件FE提供射频开关切换控制信号。Event1、Event2两根触发线用于使信号源、频谱仪、射频前端三者同步。隔离器1、隔离器2用于保护信号源和防止FE的下行输出对输入的干扰。20dB的衰减器用于调整上行和下行输入功率，这种连接方式，可以保证下行输出到输入之间的隔离度大于100dB，上行输出到输入之间的隔离度达到80dB以上，从而消除功放自激，以及输入和输出之间的互相干扰。
TD-SCDMA信号的每子帧5ms的周期内，0、4、5、6为下行时隙，承载下行业务数据，1、2、3时隙为上行时隙，从信号源发出7个时隙都有数据的测试信号，该信号经过功分器以后，一路送到FE的Tx口，另一路送到Ant口。在下行时隙期间也就是0、4、5、6时隙，下行链路打通，即图3中实线箭头表示上行链路，此期间上行链路在测试盘的控制下是断开的，从而保证频谱仪采集到的全是下行链路的信号。上行时隙期间也就是1、2、3时隙，控制盘将上行链路打通，图3中用虚线箭头表示上行链路，关断下行链路。从而实现对射频前端模块的全双工测试。
本发明的测试方法可表示为如下步骤：
第一步：配置信号源，利用R&S的WinIQsim软件或则Agilent公司的SignalStudio产生一帧TD-SCDMA基带数据，且该帧数据的7个时隙都具有数据，包括上行导频和下行导频；第二步：将射频前端全双工测试装置连接到射频前端FE模块相应的端口；第三步：利用测试控制盘，使射频前端FE模块工作于动态切换状态；第四步：给测试装置及设备上电，信号源调出第一步中制作的信号，并送出射频信号，频谱仪同时接受上下行信号，并能解调出来，通过改变频谱仪的时隙参数设置，从而读取上下行信号的测试结果，时隙参数设置：当时隙设为1、2、3时读取上行链路测试结果，时隙设为0、4、5、6时读取下行的测试结果。当使用的频谱仪不支持解调全时隙信号时，让信号源单独发上行信号、下行信号，频谱仪分两次来测试射频前端模块的上下行指标，FE模块仍工作于切换状态。
采用本发明的优点是：构建的测试平台成本低，简单易于实现，操作简单。能够实现FE模块的全双工测试，真实模拟FE模块的工作环境即上下行信号共存，测试的结果真实。一次连接便可测试上下行链路指标，中间无需改变连接，大大提高了测试效率，进而降低了设备的成本，提高了产品的合格率。
附图说明
图1为TD-SCDMA的物理信道信号格式图。
图2为射频前端FE模块的结构框图。
图3为射频前端FE模块的测试组网图。
图3中
代表射频电缆
具体实施方式
为了使本发明的方案更加清楚明白，以下结合实例对本发明做进一步详细说明。实现TD-SCDMA射频前端全双工测试装置，包括信号源、频谱仪、3个隔离器、2个衰减器、环行器、合路器、功分器、测试控制盘，信号源通过射频电缆与功分器相连，信号源通过触发线与测试控制盘相连，信号源通过触发线和参考时钟与频谱仪相连，功分器一出口通过射频电缆引出插入射频前端下行输入口(Tx)端，功分器的另一出口通过射频电缆依次与隔离器、衰减器、隔离器、环行器与射频前端的天线口(Ant)相连，环行器的另一出口通过射频电缆依次与衰减器、合路器连接到频谱仪，射频前端的上行输出Rx端通过射频电缆依次与隔离器、合路器与频谱仪相连，测试控制盘与射频前端通过10芯控制线连接。本例中仪表选用R&S公司的SMU信号源、FSQ频谱仪，1瓦的射频前端FE模块。
第一步配置信号源。利用R&S的WinIQsim软件产生一帧TD-SCDMA基带数据，要求该帧数据的7个时隙(Slot)都具有数据，包括上行导频和下行导频，在配置基带数据时，可以根据需要调整上下行时隙的功率比，从而满足FE对上下行输入功率的不同要求。将产生的基带数据用U盘考到信号源里，以备调用；
第二步：按照图3所示的连接方式搭建好测试平台，接好参考时钟、触发线，也可以将系统中用到的合路器、功分器、环行器、隔离器等无源器件连接好后，固定在一个箱子里面，用的时候只需将FE、信号源、频谱仪连接到相应的端口即可；
第三步：校线，用信号源和频谱仪分别测出信号源到FE的天线口(Ant)端口、下行输入(Tx)端口的线损，以及频谱仪到FE的Ant端口、上行输出(Rx)端口的线损，并记录下来。
第四步：利用测试控制盘，使FE模块工作于动态切换状态，即模块在系统当中真实的工作模式，这种方式测出来的指标才能真正反应FE的特性；
第五布：给测试装置及设备上电，信号源调出第一步中制作的信号，并送出射频信号，通过改变频谱仪的时隙参数设置，从而读取上下行信号的测试结果。如将时隙设为1、2、3时读取上行链路测试结果，时隙设为0、4、5、6时读取下行的测试结果。如果将这种方法应用到自动化测试系统中，这些参数的设置和结果的读取都由电脑来完成，这种测试方法的优势将会更加明显。
Claims (3)
1、实现TD-SCDMA射频前端全双工测试装置，包括信号源、频谱仪、3个隔离器、2个衰减器、环行器、合路器、功分器、测试控制盘，信号源通过射频电缆与功分器相连，信号源通过触发线与测试控制盘相连，信号源通过触发线和参考时钟与频谱仪相连，功分器一出口通过射频电缆引出插入射频前端下行输入Tx端，功分器的另一出口通过射频电缆依次与隔离器1、衰减器20dB、隔离器2、环行器与射频前端的天线口(Ant)相连，环行器的另一出口通过射频电缆依次与衰减器40dB、合路器连接到频谱仪，射频前端的上行输出Rx端通过射频电缆依次与隔离器3、合路器与频谱仪相连，测试控制盘与射频前端通过10芯控制线连接。
2、实现TD-SCDMA射频前端全双工测试方法，按以下步骤进行：第一步：配置信号源，利用R&S的WinIQsim软件或者Agilent公司的SignalStudio产生一帧TD-SCDMA基带数据，且该帧数据的7个时隙都具有数据，包括上行导频和下行导频；第二步：将射频前端全双工测试装置连接到射频前端FE模块相应的端口；第三步：利用测试控制盘，使射频前端FE模块工作于动态切换状态；第四步：给测试装置及设备上电，信号源调出第一步中制作的信号，并送出射频信号，频谱仪同时接受上下行信号，并能解调出来，通过改变频谱仪的时隙参数设置，从而读取上下行信号的测试结果。
3、根据要求权利2所述的方法，其特征在于：当使用的频谱仪不支持解调全时隙信号时，让信号源单独发上行信号、下行信号，频谱仪分两次来测试射频前端模块的上下行指标，FE模块仍工作于切换状态。
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