CN103227686A - 多模终端综合测试仪的模式切换装置及其信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多模终端综合测试仪的模式切换装置，包括与待测试终端设备相连的高性能本振模块，其输入输出端依次通过射频通道模块、AD/DA转换器与全数字中频处理模块的输入输出端相连，全数字中频处理模块的输入输出端分别与TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端相连，时钟发生装置的输出端分别与模式切换开关、AD/DA转换器的输入端相连，模式切换开关的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连。本发明还公开了多模终端综合测试仪的模式切换装置的信号处理方法。当测量信号模式改变时，只需切换模式切换开关，就可以切换采样时钟和对应的系统模拟器，对当前数据进行处理，完成模式的快速切换，从而进行快速测量。
Description
技术领域
本发明涉及TD-LTE与TD-SCDMA芯片终端测试领域，尤其是一种多模终端综合测试仪的模式切换装置及其信号处理方法。
背景技术
目前随着中国移动TD-LTE网络大规模的建设，以及TD-SCDMA商用化进程的不断推进，具有TD-LTE和TD-SCDMA多模芯片及终端的研发、生产及应用越来越受到各相关厂家的重视。在芯片、终端的研发和生产过程中，测试的精确度及测试的速度是衡量测试仪器非常重要的指标，由于目前终端的多模性，因此对测试的速度和准确性提出了更高的要求。为了保证多模终端能够以高成功率由TD-LTE小区向TD-SCDMA小区切换并保证基本业务的连续性,同时不发生异常，支持TD-LTE向TD-SCDMA硬切换的多模终端综合测试仪将在TD-LTE/TD-SCDMA终端的商用进程中起到至关重要的作用。同时支持高速切换的多模终端综测仪表的研发和推广，对于仪表产业在终端测试行业具有十分重要的意义。
传统TD-LTE/TD-SCDMA多模终端综合测试仪采用独立的射频通道和系统模拟器，仪器工作在TD-SCDMA模式时,时钟发生模块产生1.28MHz的整数倍的参考时钟，对中频信号进行数模、模数转换，把数据进行调制、解调和测量。而从TD-SCDMA模式切换到TD-LTE模式时需重新配置时钟发生模块，产生30.72MHz整倍速率的参考时钟进行中频信号处理，同时还需要把TD-SCDMA系统模拟器切换到TD-LTE系统模拟器后，才能完成相关测量，因此，研发多模并行处理、快速切换的综测仪已迫在眉睫。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种实现多模并行处理、在TD-LTE和TD-SCDMA之间快速切换的多模终端综合测试仪的模式切换装置。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种多模终端综合测试仪的模式切换装置，包括与待测试终端设备相连的高性能本振模块，其输入输出端依次通过射频通道模块、AD/DA转换器与全数字中频处理模块的输入输出端相连，全数字中频处理模块的输入输出端分别与TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端相连，时钟发生装置的输出端分别与模式切换开关、AD/DA转换器的输入端相连，模式切换开关的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连。
所述的待测试终端设备通过射频电缆与高性能本振模块的输入输出端相连。
所述的AD/DA转换器由A/D转换器和D/A转换器组成，时钟发生装置的输出端分别与A/D转换器、D/A转换器的时钟端口相连；射频通道模块的输出端与A/D转换器的输入端相连，D/A转换器的输出端与射频通道模块的输入端相连；A/D转换器的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连，全数字中频处理模块的输出端与D/A转换器的输入端相连。
所述的TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端均与控制/显示模块的输入输出端相连。
所述的时钟发生装置由VCO锁相环和时钟分配器组成，所述的VCO锁相环的输出端与时钟分配器的输入端相连，时钟分配器的输出端分别与A/D转换器、D/A转换器的时钟端口相连，时钟分配器的输出端通过模式切换开关与全数字中频处理模块的FPGA控制器的时钟端口相连。
本发明的另一目的在于提供一种多模终端综合测试仪的模式切换装置的信号处理方法，该方法包括：
并行上行信号数据产生处理方法：待测试终端设备发送的射频信号通过高性能本振模块进行第一和第二混频，转换成模拟中频信号，射频通道模块完成对模拟中频信号进行增益控制、滤波和带宽限制，A/D转换器将模拟中频信号转换成数字中频信号，全数字中频处理模块对数字中频信号进行变频、变采样、数字滤波以及数字增益控制；时钟发生模块通过时钟分配器产生122.88MHz的参考时钟来产生不同的工作时钟，在全数字中频处理模块的FPGA控制器内部进行多速率数字信号分配，生成30.72Msps和1.28Msps的采样数据分别传送给TD-LTE系统模拟器和TD-SCDMA系统模拟器进行信令处理，生成122.88Msps和7.68Msps的采样数据分别传送给TD-LTE测量分析模块和TD-SCDMA测量分析模块进行分析测量，所有测量分析数据根据模式切换开关选择的模式在控制/显示模块上显示；
并行下行信号数据产生处理方法：TD-SCDMA系统模拟器产生扩频、加扰、子帧形成并经过实虚分离后生成码元速率为1.28 Msps I/Q数据，然后进行数字上变频、合路进而进行基带输出； TD-LTE系统模拟器产生调制映射后码元速率为30.72 Msps的基带数据，基带数据经过低通插值滤波处理生成614.4MHz数字中频信号，经过D/A转换器生成模拟中频信号，然后经过射频通道模块进行混频和增益控制，再经过高性能本振模块进行混频，输出射频信号供待测试终端设备使用。
在FPGA控制器的数字中频处理时，在上行信号数据处理的过程中，经过A/D转换器把153.6MHz的模拟中频信号经过欠采样转换成30.72 MHz的数字中频信号，使用DDC数字下变频把数字中频信号转换到零频的基带信号，然后把122.88 MHz的参考时钟经过三级半带滤波器HB进行抽取生成TD-SCDMA码元速率6倍的7.68MHz时钟和TD-LTE码元速率4倍的122.88 MHz时钟进行基带数据采样，然后把采样后的数据分别送给TD-SCDMA测量分析模块和TD-LTE测量分析模块进行处理。
在FPGA控制器的数字中频处理时，在下行信号数据处理的过程中，TD-SCDMA系统模拟器产生的1.28Mchip I/Q数据，进行4倍插值，经过时钟采样和FIR成型滤波器生成5.12Msps数据,再经过2级半带滤波插值和15倍CIC滤波器生成307.2Msps，然后进行I/Q合路送到D/A转换器；而TD-LTE系统模拟器产生的30.72Mchip I/Q数据，进行5倍插值，经过时钟采样和FIR成型滤波器生成153.6 Msps数据，再经过一级半带滤波插值生成307.2Msps数据，最后进行I/Q合路送到D/A转换器。
由上述技术方案可知，当测量信号模式改变时，只需要切换模式切换开关，就可以切换采样时钟和对应的系统模拟器，对当前数据进行处理，完成模式的快速切换，从而可以进行快速测量。本发明在切换过程中利用多系统模拟器、多时钟、多分析模块的并行处理，避免了传统方法在切换过程中需要重新加载系统模拟器程序和模式删除、重建的问题，提高了系统效率，降低了流程出错的风险，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明的电路框图。
图2是本发明时钟发生的工作示意图。
图3是本发明并行上行数据分析与测量的工作示意图。
图4是本发明并行下行数据分析与测量的工作示意图。
图5是本发明中全数字中频处理模块上行数据处理的工作示意图。
图6是本发明中全数字中频处理模块下行数据处理的工作示意图。
具体实施方式
一种多模终端综合测试仪的模式切换装置，包括与待测试终端设备相连的高性能本振模块，其输入输出端依次通过射频通道模块、AD/DA转换器与全数字中频处理模块的输入输出端相连，全数字中频处理模块的输入输出端分别与TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端相连，时钟发生装置的输出端分别与模式切换开关、AD/DA转换器的输入端相连，模式切换开关的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连。如图1所示。
如图1所示，所述的AD/DA转换器由A/D转换器和D/A转换器组成，时钟发生装置的输出端分别与A/D转换器、D/A转换器的时钟端口相连；射频通道模块的输出端与A/D转换器的输入端相连，D/A转换器的输出端与射频通道模块的输入端相连；A/D转换器的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连，全数字中频处理模块的输出端与D/A转换器的输入端相连。被测信号通过射频高性能本振混频，经过射频通道混频到中频，然后经过AD/DA转换处理和全数字中频处理，产生与当前模式采样速率相匹配的基带信号，并根据当前工作模式发送给相应的系统模拟器和测量分析模块进行处理，同时时钟发生装置、系统模拟器和测量分析模块全部采用并行处理架构，当终端综测仪系统启动，所有模式的时钟、系统模拟器和测量分析模块都进入工作状态，接收/发送同时处理采样数据，系统根据当前的测试模式通过选择相对应的系统模拟器信号数据进行测量。
如图1、2所示，所述的TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端均与控制/显示模块的输入输出端相连。所述的时钟发生装置由VCO锁相环和时钟分配器组成，所述的VCO锁相环的输出端与时钟分配器的输入端相连，时钟分配器的输出端分别与A/D转换器、D/A转换器的时钟端口相连，时钟分配器的输出端通过模式切换开关与全数字中频处理模块的FPGA控制器的时钟端口相连。使用VCO锁相环产生固定时钟信号611.4MHz，作为参考时钟进入时钟分配器，生成两路122.88MHz和一路611.4MHz时钟，其中611.4MHz用作D/A转换器的工作时钟；一路122.88MHz用作A/D转换器的工作时钟；一路122.88MHz时钟送入FPGA控制器，产生适合TD-LTE的122.88MHz和适合TD-SCDMA的7.68MHz的参考时钟。
如图1所示，被测芯片或待测试终端设备通过射频电缆连接到终端综合测试仪的射频端口，即高性能本振模块的输入输出端，高性能本振模块通过第一本振和第二本振对信号的混频完成与模拟中频信号的相互转换；射频通道模块完成对信号增益的控制和模拟信号的滤波；时钟发生装置不仅要产生AD/DA转换器的工作时钟，同时要产生用于TD-LTE基带处理的122.88MHz的采样时钟和用于TD-SCDMA基带处理的7.68MHz的采样时钟；模式切换开关根据当前测量模式，选择采样时钟；AD/DA转换器利用工作时钟完成模拟中频信号与数字中频信号的相互转换；全数字中频处理模块，一方面利用122.88MHz的采样时钟对TD-LTE基带信号进行采样、解调，另一方面利用7.68MHz的采样时钟对TD-SCDMA基带信号进行采样、解调，并同时把原始基带数据分别送入TD-LTE测量分析模块和TD-SCDMA测量分析模块，最终根据配置的模式指令把测量数据上传给控制/显示模块显示；控制/显示模块一方面通过数据总线、地址总线以及网络接口对其他模块进行控制以及参数配置；另一方面对测量分析的数据进行显示。
以下对本发明的信号处理方法作进一步的说明。
如图3所示，并行上行信号数据产生处理方法：待测试终端设备发送的射频信号通过高性能本振模块进行第一和第二混频，转换成模拟中频信号，射频通道模块完成对模拟中频信号进行增益控制、滤波和带宽限制，A/D转换器将模拟中频信号转换成数字中频信号，全数字中频处理模块对数字中频信号进行变频、变采样、数字滤波以及数字增益控制；如图2所示，时钟发生模块通过时钟分配器产生122.88MHz的参考时钟来产生不同的工作时钟，在全数字中频处理模块的FPGA控制器内部进行多速率数字信号分配，生成30.72Msps和1.28Msps的采样数据分别传送给TD-LTE系统模拟器和TD-SCDMA系统模拟器进行信令处理，生成122.88Msps和7.68Msps的采样数据分别传送给TD-LTE测量分析模块和TD-SCDMA测量分析模块进行分析测量，所有测量分析数据根据模式切换开关选择的模式在控制/显示模块上显示。
如图4所示，并行下行信号数据产生处理方法：TD-SCDMA系统模拟器产生扩频、加扰、子帧形成并经过实虚分离后生成码元速率为1.28 Msps I/Q数据，然后进行数字上变频、合路进而进行基带输出； TD-LTE系统模拟器产生调制映射后码元速率为30.72 Msps的基带数据，基带数据经过低通插值滤波处理生成614.4MHz数字中频信号，经过D/A转换器生成模拟中频信号，然后经过射频通道模块进行混频和增益控制，再经过高性能本振模块进行混频，输出射频信号供待测试终端设备使用。
如图5所示，在FPGA控制器的数字中频处理时，在上行信号数据处理的过程中，经过A/D转换器把153.6MHz的模拟中频信号经过欠采样转换成30.72 MHz的数字中频信号，使用DDC数字下变频把数字中频信号转换到零频的基带信号，然后把122.88 MHz的参考时钟经过三级半带滤波器HB进行抽取生成TD-SCDMA码元速率6倍的7.68MHz时钟和TD-LTE码元速率4倍的122.88 MHz时钟进行基带数据采样，然后把采样后的数据分别送给TD-SCDMA测量分析模块和TD-LTE测量分析模块进行处理。
如图6所示，在FPGA控制器的数字中频处理时，在下行信号数据处理的过程中，TD-SCDMA系统模拟器产生的1.28Mchip I/Q数据，进行4倍插值，经过时钟采样和FIR成型滤波器生成5.12Msps数据,再经过2级半带滤波插值和15倍CIC滤波器生成307.2Msps，然后进行I/Q合路送到D/A转换器；而TD-LTE系统模拟器产生的30.72Mchip I/Q数据，进行5倍插值，经过时钟采样和FIR成型滤波器生成153.6 Msps数据，再经过一级半带滤波插值生成307.2Msps数据，最后进行I/Q合路送到D/A转换器。
综上所述，当测量信号模式改变时，只需要切换模式切换开关，就可以切换采样时钟和对应的系统模拟器，对当前数据进行处理，完成模式的快速切换，从而可以进行快速测量。本发明在切换过程中利用多系统模拟器、多时钟、多分析模块的并行处理，避免了传统方法在切换过程中需要重新加载系统模拟器程序和模式删除、重建的问题，提高了系统效率，降低了流程出错的风险，提高了系统的稳定性。
Claims (8)
1.一种多模终端综合测试仪的模式切换装置，其特征在于：包括与待测试终端设备相连的高性能本振模块，其输入输出端依次通过射频通道模块、AD/DA转换器与全数字中频处理模块的输入输出端相连，全数字中频处理模块的输入输出端分别与TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端相连，时钟发生装置的输出端分别与模式切换开关、AD/DA转换器的输入端相连，模式切换开关的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的多模终端综合测试仪的模式切换装置，其特征在于：所述的待测试终端设备通过射频电缆与高性能本振模块的输入输出端相连。
3.根据权利要求1所述的多模终端综合测试仪的模式切换装置，其特征在于：所述的AD/DA转换器由A/D转换器和D/A转换器组成，时钟发生装置的输出端分别与A/D转换器、D/A转换器的时钟端口相连；射频通道模块的输出端与A/D转换器的输入端相连，D/A转换器的输出端与射频通道模块的输入端相连；A/D转换器的输出端与全数字中频处理模块的输入端相连，全数字中频处理模块的输出端与D/A转换器的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的多模终端综合测试仪的模式切换装置，其特征在于：所述的TD-LTE系统模拟器、TD-LTE测量分析模块、TD-SCDMA系统模拟器、TD-SCDMA测量分析模块的输入输出端均与控制/显示模块的输入输出端相连。
5.根据权利要求3所述的多模终端综合测试仪的模式切换装置，其特征在于：所述的时钟发生装置由VCO锁相环和时钟分配器组成，所述的VCO锁相环的输出端与时钟分配器的输入端相连，时钟分配器的输出端分别与A/D转换器、D/A转换器的时钟端口相连，时钟分配器的输出端通过模式切换开关与全数字中频处理模块的FPGA控制器的时钟端口相连。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述多模终端综合测试仪的模式切换装置的信号处理方法，该方法包括：
并行上行信号数据产生处理方法：待测试终端设备发送的射频信号通过高性能本振模块进行第一和第二混频，转换成模拟中频信号，射频通道模块完成对模拟中频信号进行增益控制、滤波和带宽限制，A/D转换器将模拟中频信号转换成数字中频信号，全数字中频处理模块对数字中频信号进行变频、变采样、数字滤波以及数字增益控制；时钟发生模块通过时钟分配器产生122.88MHz的参考时钟来产生不同的工作时钟，在全数字中频处理模块的FPGA控制器内部进行多速率数字信号分配，生成30.72Msps和1.28Msps的采样数据分别传送给TD-LTE系统模拟器和TD-SCDMA系统模拟器进行信令处理，生成122.88Msps和7.68Msps的采样数据分别传送给TD-LTE测量分析模块和TD-SCDMA测量分析模块进行分析测量，所有测量分析数据根据模式切换开关选择的模式在控制/显示模块上显示；
并行下行信号数据产生处理方法：TD-SCDMA系统模拟器产生扩频、加扰、子帧形成并经过实虚分离后生成码元速率为1.28 Msps I/Q数据，然后进行数字上变频、合路进而进行基带输出； TD-LTE系统模拟器产生调制映射后码元速率为30.72 Msps的基带数据，基带数据经过低通插值滤波处理生成614.4MHz数字中频信号，经过D/A转换器生成模拟中频信号，然后经过射频通道模块进行混频和增益控制，再经过高性能本振模块进行混频，输出射频信号供待测试终端设备使用。
7.根据权利要求6所述多模终端综合测试仪的模式切换装置的信号处理方法，其特征在于：
在FPGA控制器的数字中频处理时，在上行信号数据处理的过程中，经过A/D转换器把153.6MHz的模拟中频信号经过欠采样转换成30.72 MHz的数字中频信号，使用DDC数字下变频把数字中频信号转换到零频的基带信号，然后把122.88 MHz的参考时钟经过三级半带滤波器HB进行抽取生成TD-SCDMA码元速率6倍的7.68MHz时钟和TD-LTE码元速率4倍的122.88 MHz时钟进行基带数据采样，然后把采样后的数据分别送给TD-SCDMA测量分析模块和TD-LTE测量分析模块进行处理。
8.根据权利要求6所述多模终端综合测试仪的模式切换装置的信号处理方法，其特征在于：在FPGA控制器的数字中频处理时，在下行信号数据处理的过程中，TD-SCDMA系统模拟器产生的1.28Mchip I/Q数据，进行4倍插值，经过时钟采样和FIR成型滤波器生成5.12Msps数据,再经过2级半带滤波插值和15倍CIC滤波器生成307.2Msps，然后进行I/Q合路送到D/A转换器；而TD-LTE系统模拟器产生的30.72Mchip I/Q数据，进行5倍插值，经过时钟采样和FIR成型滤波器生成153.6 Msps数据，再经过一级半带滤波插值生成307.2Msps数据，最后进行I/Q合路送到D/A转换器。
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