CN101227690A

CN101227690A - 测试gsm系统的收发信模块上下行通道质量的系统及方法

Info

Publication number: CN101227690A
Application number: CNA2008100062479A
Authority: CN
Inventors: 王啸
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2028-02-04
Also published as: CN101227690B

Abstract

本发明公开了测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统及方法，该方法包括以下步骤：步骤一，产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；步骤二，在对下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理后，将其混频放大为中频信号，并将中频信号处理为I/Q信号；以及步骤三，解调出I/Q信号的码型，并将其与下行基带信号中的调制信号的预定码型进行比较，以根据比较结果来确定上下行通道的质量。本发明实现了在线测试上下行通道质量的目的，避免增加繁琐的仪表测试手段，对现场TRM模块性能测试起到很大的补充作用。

Description

测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统及方法

技术领域

本发明属于GSM系统领域。更具体地，涉及一种测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统和方法。

背景技术

在GSM通信系统中，收发信模块TRM主要完成GSM系统中无线信道的控制和处理、无线信道数据的发送与接收、基带信号在无线载波上的调制和解调、无线载波的发送与接收等功能。手机和GSM系统之间正是通过Um端口进行无线联系，而实现这个功能主要与TRM模块的上下行通道有关，在上行通道可将从无线终端用户发来的已调载波信号经过分路器进行解调，并恢复成基带信号；在下行根据无线终端用户上报的下行功率电平和测量报告，可以调整本身的发射功率，从而减少应功率过大而影响其它信道上的无线终端用户。下行通道质量不好会影响基站的覆盖范围，还会干扰其他基站的工作。上行通道质量不好会直接导致基站的灵敏度，收不到手机的信号。

GSM系统中模块上下行通道质量的测试传统方法有两种。

一种是通过远距离用测试手机和路测仪来测试基站的覆盖范围和灵敏度，这种方法虽然效果很好，但是只适用于前期规划，后期随着TRM模块的器件性能下降等原因，功率和灵敏度情况与先期路测时会发生很大变化，因此需要用重复测量增加了成本。另外一种则是利用仪表来测试上下行通道质量。经常使用的仪表是R&S(罗德与斯瓦茨公司)的CMU300，效果也很不错，但仪表很贵，外场测试不方便。

因此有必要通过一种新的测试方案把下行信号的调制质量和上行通道的解码测试都测试到，这样能保证上下行通道的质量。这一点对于工程现场和外场测试尤为重要，下行信号质量和上行接收灵敏度的好坏直接决定这BTS基站的覆盖范围，因此如果能在线测试载频上下行通道质量，对了解载频的性能了解的更清楚状，对现场的小区优化等都有很大帮助。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统，包括：调制信号产生单元，用于产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；混频/功控单元，用于对从下行通道接收到的下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理，并将进行了混频、放大、以及功率控制的下行基带信号发送至上行通道信号处理单元；上行通道信号处理单元，用于将来自混频/功控单元的下行基带信号混频放大为中频信号，将中频信号处理为I/Q信号，并将I/Q信号发送至比较单元；以及比较单元，用于解调出I/Q信号的码型，并将其与调制信号产生单元所产生的调制信号的预定码型进行比较，并根据比较结果来确定上下行通道的质量。

预定码型调制信号包括1101码型高斯最小移频键控调制信号以及随机码型八进制移相键控调制信号。

比较单元还用于计算随机码型八进制移相键控调制信号的误差矢量幅度值，并根据误差矢量幅度值来确定上下行通道的质量，其中，比较单元为数字信号处理器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的方法，包括以下步骤：步骤一，产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；步骤二，在对下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理后，将其混频放大为中频信号，并将中频信号处理为I/Q信号；以及步骤三，解调出I/Q信号的码型，并将其与下行基带信号中的调制信号的预定码型进行比较，以根据比较结果来确定上下行通道的质量。

带有预定码型调制信号包括带有1101码型高斯最小移频键控调制信号以及带有随机码型八进制移相键控调制信号。

对下行基带信号进行功率控制处理的步骤包括：将下行基带信号的功率调节至最小功率。

步骤三还包括以下步骤：计算随机码型八进制移相键控调制信号的误差矢量幅度值，并根据误差矢量幅度值确定上下行通道的质量。

计算随机码型八进制移相键控调制信号的误差矢量幅度值包括以下步骤：根据I/Q信号计算出噪声信号值以及信号值；以及根据

\sqrt{{| {\hat{Z}}_{n} |}^{2} / (\underset{n &Element; N}{Σ} {| {\hat{S}}_{n} |}^{2} / N)}

来计算误差矢量幅度值，其中，Sn为噪声信号值，以及Zn为信号值。

将中频信号处理为I/Q信号的步骤包括以下步骤：对中频信号进行放大、采样，并进行合并处理来产生I/Q信号。

本发明通过将软件和硬件结合，实现了在线测试上下行通道质量的目的，避免增加繁琐的仪表测试手段，对现场TRM模块性能测试起到很大的补充作用。从而有利于站点的优化，对GSM系统测试很有实际价值。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统的框图；

图2示出了根据本发明的测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的方法的流程图；

图3示出了根据本发明实施例的特定码型的调制实现系统的框图；

图4示出了根据本发明实施例的混频和功率控制单元的框图；以及

图5示出了根据本发明实施例的计算八进制移相键控的误差矢量幅度的算法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统的框图。参照图1，根据本发明的测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统100包括：调制信号产生单元102，用于产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；混频/功控单元104，用于对从下行通道接收到的下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理，并将进行了混频、放大、以及功率控制的下行基带信号发送至上行通道信号处理单元；上行通道信号处理单元106，用于将来自混频/功控单元的下行基带信号混频放大为中频信号，将中频信号处理为I/Q信号，并将I/Q信号发送至比较单元；以及比较单元108，用于解调出I/Q信号的码型，并将其与调制信号产生单元所产生的调制信号的预定码型进行比较，并根据比较结果来确定上下行通道的质量。

预定码型调制信号包括1101码型GMSK(高斯最小移频键控)调制信号以及随机码型8PSK(八进制移相键控)调制信号。

比较单元还用于计算随机码型8PSK调制信号的EVM(误差矢量幅度)值，并根据EVM值来确定上下行通道的质量，其中，比较单元为数字信号处理器。

图2示出了根据本发明的测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的方法的流程图。参照图2，根据本发明的测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的方法包括以下步骤：步骤S202，产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；步骤S204，在对下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理后，将其混频放大为中频信号，并将中频信号处理为I/Q信号；以及步骤S206，解调出I/Q信号的码型，并将其与下行基带信号中的调制信号的预定码型进行比较，以根据比较结果来确定上下行通道的质量。

带有预定码型调制信号包括带有1101码型GMSK调制信号以及带有随机码型8PSK调制信号。

步骤S206还包括以下步骤：计算随机码型8PSK调制信号的EVM值，并根据EVM值确定上下行通道的质量。

计算随机码型8PSK调制信号的EVM值包括以下步骤：根据I/Q信号计算出噪声信号值以及信号值；以及根据

\sqrt{{| {\hat{Z}}_{n} |}^{2} / (\underset{n &Element; N}{Σ} {| {\hat{S}}_{n} |}^{2} / N)}

来计算EVM值，其中，Sn为噪声信号值，以及Zn为信号值。

下面结合图3至图5来描述本发明的一个实施例。

在该实施例中，首先，本发明利用现有的软硬件，产生特殊调制信号：第一种是带有特殊码型(例如1101)GMSK调制信号的下行基带信号；以及第二种是带有随机码型的8PSK调制信号的下行基带信号；

其次，已调制基带信号经过无线射频单元下行通道的混频和放大，功率控制，连到功放部分而输出下行信号(注意：此处TRM模块的输出功率要最小)。然后通过线缆将自制的混频/功控单元的输入端和下行输出单元相连，其输出端与TRM模块的上行通道的输入端口相连；

接下来，上行通道收到混频/功控后的信号后，再混频放大到中频频段，然后对其进行中频放大，进而利用中频采样AD芯片进行采样，再经过FPGA处理合并，生成I/Q信号。I/Q信号值再由DSP或者CPU用专用的解码程序解出GMSK的码型(或者算出8PSK的EVM值)。这样便实现了TRM的上下行通道质量的在线测试。

该实施例采用如图1所示的系统。本实施例首先下行增加一个固定码型调制信号的功能，利用该信号作为整个测试依据和参考。然后接入到现有的GSM下行通道中。通过下行射频通道的混频和放大，功控，输出一个功率最低的已调制下行信号，注意：因为小功率信号在通道中传输更容易收到干扰，所以要通过现有的下行通道的功率控制部分实现最小功率输出。

其次增加了一个自制混频/功率控制部分，目的是为了首先将下行已调制信号的载波频率先混到上行频段，这样才能对GSM的上行部分进行处理；

考虑到900，1800，850，1900四个GSM频段都能使用，增加了CPU单元对自制部分的锁相环芯片配置，产生需要的不同上下行间隔频率。

按照协议要求GSM的灵敏度都要测试-100dBm以下，虽然下行已经功率控制到最小输出，但可能还不够，因此通过CPU输出控制衰减电路进一步衰减，达到协议要求的电平。

通过自行设计混频/功控部分产生的上行信号，连到现有TRM模块的上行输入端口，经过放大混频到中频频段，然后中频信号放大采样后，发送至FPGA和DSP处理后产生I/Q基带信号(类似下行FPGA产生特殊调制信号)，最后这个信号通过新增加的解码程序在CPU或者DSP中解出码型和算出EVM，然后对比算出整个通道的上下行情况。

具体实现步骤如下：

步骤一：产生GSM特定码型调制信号。

GSM特定码型的调制需要采用软件配合硬件实现。比如在可编程器件上利用硬件语言上加入GMSK/8PSK调制模块和1101/随即码型的数据实现。具体实现方案如图3所示，其中，PGA中存放着完整的一帧1101码型数据或者随机码型数据，然后输给地址产生器，通过COS和SIN的相关运算，产生相应的I/Q基带信号，然后基带再通过D/A数模转换成为已调制的基带信号。

步骤二：对I/Q基带信号进行上下行混频/功率控制。

上下行混频/功率控制的实现需要采用软件配合硬件的方式。比如用CPU和PLL锁相电路产生上下行差异频率，用混频和介质滤波器试验混频和滤波，用CPU控制压控衰减器或者数控衰减器实现对最后功率的衰减，具体实现方法如图4所示。

步骤三：DSP/CPU解出GMSK的1101码型或者计算出8PSK的EVM，将从上行通道信号中解出的码型与对照1101码型对比来确定上下行通道的质量，或根据EVM值来确定上下行通道的质量。

这部分主要是对收到的I/Q通过对功率谱等计算，在MATLAB上的仿真实现对EVM和1101码型的解调。利用以下公式计算8PSK调制信号的EVM值：

\sqrt{{| {\hat{Z}}_{n} |}^{2} / (\underset{n &Element; N}{Σ} {| {\hat{S}}_{n} |}^{2} / N)}

在该实施例中，用户需要与测试系统进行数据交互，由用户发起一个上下行通道质量测试的任务。测试人员可以根据需要选择是测试EVM还是测试灵敏度，即通过友好的上位机选择实现

测试人员还可以根据测试载频的频段不同，选择自制混频/功控单元的上下行频率间隔。实现多频段广泛使用，并且测试结果通过任务的返回而上报给系统。

本发明突破了传统的测试方法，通过软件和硬件的配合，实现了在线测试上下行通道质量的目的，避免增加繁琐的仪表测试手段，对现场TRM模块性能测试起到很大的补充作用。从而有利于站点的优化，对GSM系统测试很有实际价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的系统，其特征在于，包括：

调制信号产生单元，用于产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；

混频/功控单元，用于对从下行通道接收到的所述下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理，并将进行了所述混频、放大、以及功率控制的所述下行基带信号发送至上行通道信号处理单元；

所述上行通道信号处理单元，用于将来自所述混频/功控单元的所述下行基带信号混频放大为中频信号，将所述中频信号处理为I/Q信号，并将所述I/Q信号发送至比较单元；以及

所述比较单元，用于解调出所述I/Q信号的码型，并将其与所述调制信号产生单元所产生的所述调制信号的预定码型进行比较，并根据比较结果来确定上下行通道的质量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定码型调制信号包括1101码型高斯最小移频键控调制信号以及随机码型八进制移相键控调制信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述比较单元还用于计算随机码型8PSK调制信号的误差矢量幅度值，并根据所述EVM值来确定所述上下行通道的质量。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述比较单元为数字信号处理器。

5.一种测试GSM系统的收发信模块上下行通道质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，产生带有预定码型调制信号的下行基带信号；

步骤二，在对所述下行基带信号进行混频、放大、以及功率控制处理后，将其混频放大为中频信号，并将所述中频信号处理为I/Q信号；以及

步骤三，解调出所述I/Q信号的码型，并将其与所述下行基带信号中的调制信号的预定码型进行比较，以根据比较结果来确定上下行通道的质量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述带有预定码型调制信号包括带有1101码型高斯最小移频键控调制信号以及带有随机码型八进制移相键控调制信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述下行基带信号进行功率控制处理的步骤包括：

将所述下行基带信号的功率调节至最小功率。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述步骤三还包括以下步骤：

计算所述随机码型八进制移相键控调制信号的误差矢量幅度值，并根据所述误差矢量幅度值确定所述上下行通道的质量。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，计算所述随机码型八进制移相键控调制信号的误差矢量幅度值包括以下步骤：

根据所述I/Q信号计算出噪声信号值以及信号值；以及

根据

\sqrt{{| {\hat{Z}}_{n} |}^{2} / (\underset{n &Element; N}{Σ} {| {\hat{S}}_{n} |}^{2} / N)}

来计算所述误差矢量幅度值，其中，

所述S_n为所述噪声信号值，以及Z_n为所述信号值。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，将所述中频信号处理为I/Q信号的步骤包括以下步骤：

对所述中频信号进行放大、采样，并进行合并处理来产生所述I/Q信号。