CN105491585A

CN105491585A - 一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法

Info

Publication number: CN105491585A
Application number: CN201510888981.2A
Authority: CN
Inventors: 徐波; 凌云志; 王先鹏; 武敬飞; 杨传伟
Original assignee: CETC 41 Institute
Current assignee: CETC 41 Institute
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: CN105491585B

Abstract

本发明公开了一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法，属于信号测试领域，包括八路射频及中频通道，八路射频及中频通道连接有FPGA控制器和测量显示单元；通过各路射频通道，生成846.4MHz的模拟信号和153.6MHz的模拟中频信号，通过各路中频通道，进行模数转换，通过FPGA控制器对最佳采样数据进行时域分析、频域分析以及调制域分析，通过测量显示单元判断测试结果是否满足期望需求。本发明通过对八路射频数据、八路中频数据的分别处理，实现非信令情况下多天线，连续及非连续载波聚合的TD_LTE_Advanced基站信号的快速分析，简化了测试手段，提高了测试效率。

Description

一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法

技术领域

本发明属于信号测试领域，具体涉及一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法。

背景技术

随着TD_LTE_Advanced技术的深入推进，多载波、多天线技术发展的逐渐成熟，作为基站研发、生产及出厂认证中的关键一环，基站测试越来越受到基站开发商、基站生产商以及运营商的关注，基站测试仪器应运而生。对于TD_LTE_Advanced技术中，大带宽、多天线的技术要求，传统的测试方法通常采用多台仪表组成的测试系统进行测试，不仅测试速度较慢，而且在跨载波调度时，组合频谱也会出现测试不准确的问题，需要建立非信令连接，不利于基站的研发和生产。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，提高了测试效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，

包括八路射频及中频通道，八路射频及中频通道连接有FPGA控制器和测量显示单元；各路射频通道均包括第一本振阵列单元、第二本振阵列单元、第一混频单元和第二混频单元；各路中频通道均包括A/D控制单元；

各路射频及中频通道中，第一本振阵列单元的输出端与第一混频单元的输入端相连，第一混频单元的输出端与第二本振阵列单元的输出端和第二混频单元的输入端相连，第二混频单元的输出端与A/D控制单元的输入端相连，A/D控制单元的输出端与FPGA控制器的输入端相连；所述FPGA控制器的输出端与测量显示单元的输入端相连。

优选地，所述FPGA控制器内设置有最佳采样点模块、时域分析模块、频域分析模块及调制域分析模块，所述最佳采样点模块分别与时域分析模块、频域分析模块以及调制域分析模块相连。

优选地，所述FPGA控制器的输入数据速率为245.76Mbps。

此外，本发明还提到一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析方法，该方法采用所述的一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，按照如下步骤进行：

步骤1：TD_LTE_Advanced基站信号分析装置通过射频连接线连接有TD_LTE_Advanced基站，上位机通过串口和GPIB端口分别控制TD_LTE_Advanced基站和TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，完成测试前的准备工作；

步骤2：上位机通过GPIB控制指令对TD_LTE_Advanced基站信号分析装置配置频率，配置频率为：F_B0、F_B1、F_B2、F_B3、F_B4、F_B5、F_B6、F_B7，并配置第一本振阵列单元的频率，配置频率为：F_B0+846.4MHz、F_B1+846.4MHz、F_B2+846.4MHz、F_B3+846.4MHz、F_B4+846.4MHz、F_B5+846.4MHz、F_B6+846.4MHz、F_B7+846.4MHz，同时配置第二本振阵列单元的频率，配置频率为1GHz；

步骤3：上位机通过GPIB控制指令对TD_LTE_Advanced基站信号分析装置配置中频采样时钟频率，配置频率为245.76Mbps，用于A/D控制单元的数据采样；

步骤4：上位机通过AT指令控制对TD_LTE_Advanced基站配置基带信号，所述基带信号通过不同的基站天线进入八路射频通道，每一路信号经过第一本振阵列单元混频输出846.4MHz模拟信号，再经过第一本振阵列单元混频输出153.6MHz的模拟中频信号，之后进入A/D控制单元进行模数转换；

可以根据采样数据的一致性，选择进行功率计算求和的数据长度进行比较，在FPGA(可编程门阵列)中进行流水线作业时，可以根据FPGA(可编程门阵列)资源情况进行选择，通常对比数据长度越长，位同步结果越精确；

步骤5：上位机通过GPIB指令对TD_LTE_Advanced基站信号分析装置的八路射频通道分别配置中心频率，为：F0、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7；八路射频通道分别与八条基站天线相对应；

步骤6：通过位同步提取最佳采样数据；TD_LTE_Advanced基站信号分析装置的中频采样时钟频率是245.76Mbps，采样后的I、Q两路数据速率是122.88Mbps，采样深度是10ms，而TD_LTE_Advanced基站信号分析装置的信号码元速率是30.72Mbps，采样速率是码元速率的4倍，通过位同步进行获取最佳采样点：将数据分成4段，每段数据按4*n,4*n+1,4*n+2,4*n+3规则提取，其中n＝1...307199，分别计算每段N(307200)长的信号中各点的功率C(t)，其中其中I(t)、Q(t)是每个采样点的采样值，直接用每个采样点的幅度作为其功率，将每段的功率按照1～n的对应位置累加起来，即：将第1段中的第n个值、第2段的第n个值、第3段中的第n个值、第4段的第n个值累加起来，选择功率累加值最大的一组数据为最佳采样数据；

步骤7：通过FPGA控制器对最佳采样数据进行时域分析、频域分析和调制域分析；

步骤8：通过FPGA控制器对最佳采样数据进行时域分析，最佳采样数据数据长度为30.72Mbps*10ms,每个采样点的功率值为：

Pn＝P0n+P1n+P2n；

其中，Pn为第n通道中每个码元采样点的功率值，P0n为第n通道中通过位同步后每个采样点的功率值，P1n为第n通道中整个射频通道的通道增益的功率值，P2n为第n通道的校准补偿值；

步骤9：通过FPGA控制器对最佳采样数据进行长度为30.72Mbps*10ms的复数快速傅里叶变换进行频域分析，快速傅里叶变换后的数据长度为N，每个点功率值为：

P_n＝P0_n+P1_n+P2_n；

其中，P_n为第n通道中每个码元采样点的功率值，P0_n为第n通道中快速傅里叶变换后的功率值，P1_n为第n通道中射频通道的通道增益的功率值,P2_n为第n通道的校准补偿值；

步骤10：根据用户配置进行时域、频域数据进行平均值或者均方根检波，根据显示像素点的需求，输出长度M的功率点，并存储检波后的功率。

平均值检波计算公式为：

P_{A V E R} = (\sqrt{{P_{1}}^{2}} + \sqrt{{P_{2}}^{2}} + \sqrt{{P_{3}}^{2}} + ... + \sqrt{{P_{n}}^{2}}) / M

均方根检波计算公式为：

P_{R M S} = \sqrt{{P_{1}}^{2} + {P_{2}}^{2} + {P_{3}}^{2} + ... + {P_{n}}^{2}}

其中，n＝N/M,PAVER为每个码元的功率值，P1为第一个检波点的功率值，P2为第二个检波点的功率值，Pn为第n个检波点的功率值；

步骤11：在FPGA内部对最佳采样数据的I/Q数据通过每个符号两端数据自相关性及互相关性，获取无线帧的起始点；通过符号两端数据的自相关性来计算频率偏移，对I/Q数据进行频偏校准；然后通过本地解调参考信号与提取解调参考信号相关进行信道均衡处理，最后进行信号矢量幅度误差测量并提取调制前的数据；

在判定无线帧起始点及计算频偏误差时，要根据CP类型来判定相关数据的长度及位置，在进行信道均衡处理之前需要对预编码矩阵进行求解；

步骤12：在载波聚合测试时根据基站配置，拟合相关射频通道的频域数据进行载波聚合下的占用带宽、频谱发射模板以及邻道泄漏抑制比的测试；

在跨载波调度时，需要在测量显示单元中显示像素点时，需要先计算频率间隔显示的像素点再进行数据拟合；

步骤13：对于下一个无线帧的测量，重复步骤6到步骤12进行测量；

步骤14：测量显示单元根据不同基站测试厂商、测试需求及3GPP36.521-1测试协议给出测量门限来判断测试结果是否满足期望需求。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明提出了一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法，与现有技术相比，一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法，通过八路射频数据、八路中频数据的分别处理，并行处理时域、频域及调制域的测量分析，不仅解决了TD_LTE_Advanced技术中，大带宽、多天线的测量需求，同时也解决了传统测试方法测试速度慢，对于跨载波调度时，组合频谱出现测试不准确的难题，实现了非信令情况下多天线，连续及非连续载波聚合的TD_LTE_Advanced基站信号的快速分析，简化了测试手段，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置的原理图。

图2为本发明一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，包括第一本振阵列单元、第二本振阵列单元、第一混频单元、第二混频单元、A/D控制单元、FPGA控制器和测量显示单元；

所述的第一本振阵列单元、第二本振阵列单元、第一混频单元、第二混频单元和A/D控制单元各设置有八路；八路第一本振阵列单元、八路第二本振阵列单元、八路第一混频单元、八路第二混频单元和八路A/D控制单元组成八路射频通道；

所述八路第一本振阵列单元的输出端分别与所述八路第一混频单元的输入端相连；所述八路第一混频单元的输出端和所述八路第二本振阵列单元的输出端分别与所述八路第二混频单元的输入端相连；所述八路第二混频单元的输出端分别与所述八路A/D控制单元的输入端相连；所述八路A/D控制单元的输出端分别与FPGA控制器的输入端相连；所述FPGA控制器的输出端与测量显示单元的输入端相连。

所述FPGA控制器内设置有最佳采样点模块、时域分析模块、频域分析模块及调制域分析模块，所述最佳采样点模块分别与时域分析模块、频域分析模块以及调制域分析模块相连。

所述FPGA控制器的输入数据速率为245.76Mbps。

实施例2：

本发明还提到一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析方法(如图2所示)，用于分析非信令情况下多天线，连续及非连续载波聚合的TD_LTE_Advanced基站信号，按照如下步骤进行：

Pn＝P0n+P1n+P2n；

P_n＝P0_n+P1_n+P2_n；

平均值检波计算公式为：

P_{A V E R} = (\sqrt{{P_{1}}^{2}} + \sqrt{{P_{2}}^{2}} + \sqrt{{P_{3}}^{2}} + ... + \sqrt{{P_{n}}^{2}}) / M

均方根检波计算公式为：

P_{R M S} = \sqrt{{P_{1}}^{2} + {P_{2}}^{2} + {P_{3}}^{2} + ... + {P_{n}}^{2}}

本发明一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置及方法，通过八路射频数据、八路中频数据的分别处理，并行处理时域、频域及调制域的测量分析，不仅解决了TD_LTE_Advanced技术中，大带宽、多天线的测量需求，同时也解决了传统测试方法测试速度慢，对于跨载波调度时，组合频谱出现测试不准确的难题，实现了非信令情况下多天线，连续及非连续载波聚合的TD_LTE_Advanced基站信号的快速分析，简化了测试手段，提高了测试效率。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，其特征在于：所述FPGA控制器内设置有最佳采样点模块、时域分析模块、频域分析模块及调制域分析模块，所述最佳采样点模块分别与时域分析模块、频域分析模块以及调制域分析模块相连。

3.根据权利要求1所述的基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，其特征在于：所述FPGA控制器的输入数据速率为245.76Mbps。

4.一种基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于非信令的TD_LTE_Advanced基站信号分析装置，按照如下步骤进行：

步骤5：上位机通过GPIB指令对TD_LTE_Advanced基站信号分析装置的八路射频通道分别配置中心频率，为：F0、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7；

步骤6：通过FPGA控制器的最佳采样点模块并通过位同步提取最佳采样数据；

步骤7：在FPGA控制器内部分别设置独立并行处理空间；

步骤8：通过FPGA控制器的时域分析模块对最佳采样数据进行时域分析；

步骤9：通过FPGA控制器的频域分析模块对最佳采样数据进行频域分析；

步骤10：根据用户配置对时域数据、频域数据进行平均值检波或者均方根检波，并将检波后的功率进行存储；

步骤11：在FPGA控制器内部根据最佳采样数据中的I/Q数据的自相关性及互相关性，获取无线帧的起始点并进行频偏误差的计算；

步骤12：根据TD_LTE_Advanced基站的配置，对相关射频通道内的频域数据进行拟合；

步骤13：通过测量显示单元的测量门限判断测试结果是否满足期望需求。