TD—SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)

摘 要：為了全面衡量TD-SCDMA終端性能，文章提出了一種基于SP6010綜合測(cè)試儀和GPIB總線的TD-SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了TRP和TIS測(cè)試。

關(guān)鍵詞：TD-SCDMA終端；SP6010；GPIB；OTA測(cè)試；TRP；TIS

1 引言

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了一定的規(guī)模，形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)的產(chǎn)業(yè)界還需要團(tuán)結(jié)奮斗，逐步縮小產(chǎn)業(yè)化上的差距，將TD-SCDMA商用化并推向世界，這將對(duì)我國(guó)通信領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

正是在這樣的背景下，對(duì)TD-SCDMA終端性能的全面衡量成為越來(lái)越迫切的任務(wù)?，F(xiàn)在終端射頻性能測(cè)試中越來(lái)越關(guān)注終端整體輻射性能的測(cè)試。因此，OTA（over the air）測(cè)試得到重視，其主要是測(cè)試在微波暗室里自由空間和人頭模型左右耳三種情況下終端的總輻射功率（total radiated power，TRP）和總?cè)蜢`敏度（total isotropic sensitivity，TIS）這兩個(gè)指標(biāo)，直接反應(yīng)了終端整機(jī)在三維空間各個(gè)方向上的輻射性能表現(xiàn)[1]。

為此，本文提出了TD-SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)方案，其是一種基于GPIB總線和SP6010綜合測(cè)試儀的自動(dòng)測(cè)試解決方案，實(shí)現(xiàn)了TRP和TIS測(cè)試。

2 方案設(shè)計(jì)

TD-SCDMA終端OTA自動(dòng)測(cè)試軟件系統(tǒng)選用Visual Basic 6.0作為開發(fā)工具，它包括系統(tǒng)校準(zhǔn)模塊，系統(tǒng)配置模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，和用戶管理模塊等[2]，其中數(shù)據(jù)采集模塊是最重要的一個(gè)功能模塊，以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)形式提供，方便系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展，它是基于GPIB總線和SP6010綜合測(cè)試儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合TD-SCDMA終端OTA測(cè)試的特點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的規(guī)范要求，主要通過(guò)VISA庫(kù)函數(shù)發(fā)送SCPI命令控制儀器自動(dòng)完成各種測(cè)試。

GPIB總線是1975年被IEEE和IEC接受為程控儀器和自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，也稱為IEEE488接口或IEC625接口，目前的協(xié)議是IEEE488.2。GPIB接口采用24腳插座，包括7根地線，1根屏蔽線和16根信號(hào)線，具有10種接口功能，地址容量為31個(gè)聽地址和31個(gè)講地址，最多可連接14臺(tái)儀器。

SP6010是北京星河亮點(diǎn)通信軟件有限責(zé)任公司自主研發(fā)的TD-SCDMA終端綜合測(cè)試儀，具備TD-SCDMA系統(tǒng)模擬器、信號(hào)發(fā)生器和終端信號(hào)分析儀的功能，此外，SP6010具有遠(yuǎn)程控制功能，同時(shí)具備豐富的外部接口，因此適合與其他儀表互連實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成測(cè)試[3]。

3 方案實(shí)現(xiàn)

TD-SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊主要完成TRP和TIS兩個(gè)指標(biāo)的測(cè)試。

總輻射功率TRP測(cè)試是通過(guò)對(duì)終端三維輻射球面的發(fā)射功率進(jìn)行面積分并取平均而得到的，其要求進(jìn)行自由空間和人頭模型左右耳三種狀態(tài)以及終端高中低三個(gè)信道的測(cè)試。在實(shí)際測(cè)試中，TRP是通過(guò)測(cè)試三維球面有限個(gè)點(diǎn)的等效全向輻射功率EIRP進(jìn)行數(shù)值計(jì)算而得到的，因此對(duì)TRP測(cè)試歸結(jié)為測(cè)量EIRP的實(shí)現(xiàn)上，計(jì)算公式如下（其中N和M分別表示Theta軸和Phi軸的采樣點(diǎn)數(shù)）：

（3.1）

總?cè)蜢`敏度TIS測(cè)試是通過(guò)對(duì)終端三維空間球面的接收靈敏度進(jìn)行面積分而得到，其要求進(jìn)行自由空間和人頭模型左右耳三種狀態(tài)以及終端高中低三個(gè)信道的完整測(cè)試和中間信道的部分測(cè)試。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，TIS是通過(guò)在三維空間不同測(cè)試點(diǎn)上調(diào)整綜合測(cè)試儀輸出功率，測(cè)量此時(shí)BER或FER是否達(dá)到規(guī)定值（一般為0.5%），并記錄對(duì)應(yīng)的等效全向靈敏度EIS，再進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到的，因此對(duì)TIS測(cè)試歸結(jié)為控制綜合測(cè)試儀輸出功率和測(cè)量BER的實(shí)現(xiàn)上，計(jì)算公式如下（其中N和M分別表示Theta軸和Phi軸的采樣點(diǎn)數(shù)）：

（3.2）

下面將介紹如何控制SP6010綜合測(cè)試儀來(lái)完成TRP和TIS的測(cè)試。

3.1 總體流程

SP6010基本控制流程如下圖[4]所示：

圖3-1 SP6010基本控制流程

3.2 設(shè)備初始化

Call viOpenDefaultRM（g_DefRM） '與默認(rèn)資源管理器建立通信鏈路

Call viOpen（g_DefRM，strAddress，0，0，g_viOBT）'建立指定儀器通信鏈路

3.3 系統(tǒng)重置

Call viVPrintf（g_viOBT，"*RST "&Chr$（10），0）'對(duì)指定儀器進(jìn)行系統(tǒng)重置

Call viVPrintf（g_viOBT，"*IND？ "&Chr$（10），0）'獲取指定儀器的標(biāo)識(shí)信息

3.4 終端注冊(cè)

終端注冊(cè)是建立呼叫連接的前提，只有確認(rèn)注冊(cè)成功后，才能進(jìn)行呼叫和測(cè)量。SP6010終端注冊(cè)主要通過(guò)以下兩個(gè)呼叫控制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)：

Call viVPrintf（g_viOBT，"CALL：REGister：STARt"&Chr$（10），0）'開始終端注冊(cè)

Call viVPrintf（g_viOBT，"CALL：REGister？ "&Chr$（10），0）'查詢終端注冊(cè)連接狀態(tài)

3.5 建立呼叫連接

下行閉環(huán)功率控制和誤碼率測(cè)量前SP6010需要與終端建立呼叫連接，主要通過(guò)以下兩個(gè)呼叫控制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)：

Call viVPrintf（g_viOBT，"CALL：ORIGinate "&Chr$（10），0）'SP6010向終端發(fā)起呼叫

Call viVPrintf（g_viOBT，"CALL：CONNected？ "&Chr$（10），0）'查詢呼叫連接狀態(tài)

3.6 最大功率發(fā)射

在進(jìn)行TRP和TIS測(cè)試時(shí)都要求終端處于最大功率發(fā)射，因此SP6010作為基站模擬器必須控制待測(cè)終端進(jìn)入最大功率發(fā)射，達(dá)到OTA測(cè)試的要求，這就需要通過(guò)下行閉環(huán)功率控制來(lái)完成。SP6010通過(guò)發(fā)送一組TPC命令控制終端的發(fā)射功率大小，TPC命令在每個(gè)5ms子幀里發(fā)送一次，這使得TD-SCDMA系統(tǒng)可以進(jìn)行快速功率控制。

SP6010進(jìn)行下行閉環(huán)功率控制的主要設(shè)置參數(shù)是：

（1）功率控制開關(guān)狀態(tài)（PC Close Status）：ON/OFF。當(dāng)切換到其他測(cè)量項(xiàng)時(shí)，應(yīng)停止功率控制測(cè)量；如果沒(méi)有停止，則功控模板將仍然在其他測(cè)量項(xiàng)中運(yùn)行直到模板運(yùn)行結(jié)束，此時(shí)可能對(duì)其他測(cè)量項(xiàng)的結(jié)果準(zhǔn)確度有一定影響。

（2）功率控制類型（PC Type）：MAX/CURRENT/MIN。在功率控制模板結(jié)束后，MAX表示將終端功率控制到最大；CURRENT表示終端功率將保持功控停止時(shí)刻的功率不變；MIN表示將終端功率控制到最小。

（3）模板類型（Mask Type）：TYPE1～TYPE9。

表3-1 模板類型參數(shù)說(shuō)明

（4）功率等級(jí)（Power Class）：1～4。

表3-2 功率等級(jí)參數(shù)說(shuō)明

'設(shè)置參數(shù)，具體請(qǐng)查看以上說(shuō)明

Call viVPrintf（g_viOBT，"SETup：PCONtrol：CLPControl：STATe ON"&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"SETup：PCONtrol：CLPControl：STYPe MAX"&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"SETup：PCONtrol：CLPControl： MTYPe TYPE4"&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"SETup：PCONtrol：PCLass 2"&Chr$（10），0）

'開始下行閉環(huán)功率控制和判斷是否已完成

Call viVPrintf（g_viOBT，"INITiate：PCONtrol "&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"INITiate：DONE？ "&Chr$（10），0）

Call viVScanf（g_viOBT，"%t "，strRet）

'關(guān)閉功控模板和結(jié)束下行閉環(huán)功率控制

Call viVPrintf（g_viOBT，"SETup：PCONtrol：CLPControl：STATe OFF"&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"ABORt：PCONtrol "&Chr$（10），0）

3.7 測(cè)量EIRP

EIRP的測(cè)量包括Theta分量和Phi分量的測(cè)量，這主要是通過(guò)極化控制器來(lái)進(jìn)行區(qū)分，其中獲取EIRP值的函數(shù)代碼如下：

Public Function GetEIRP（）As Double

Dim strRet As String *200'讀取緩沖區(qū)

'獲取在特定信道下某個(gè)方向上測(cè)試點(diǎn)的EIRP值

Call viVPrintf（g_viOBT，"INITiate：PCONtrol "&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"FETCh：PCONtrol：UNLevel？ "&Chr$（10），0）

Call viVScanf（g_viOBT，"%t"，strRet）

GetEIRP=CDbl（strRet）

Call viVPrintf（g_viOBT，"ABORt：PCONtrol "&Chr$（10），0）

End Function

3.8 測(cè)量BER

一般OTA測(cè)試規(guī)范中要求BER=0.5%，此時(shí)測(cè)試精度比較高，但測(cè)試時(shí)間比較長(zhǎng)。在一些對(duì)精度要求不是很高的情況下，可以把BER設(shè)置的高一些，然后再通過(guò)計(jì)算兩者之間最佳靈敏度點(diǎn)的差值來(lái)進(jìn)行各測(cè)量點(diǎn)的補(bǔ)償，最后得出近似的TIS。本設(shè)計(jì)可以靈活設(shè)置BER的值，以適應(yīng)不同的應(yīng)用要求，其中獲取BER測(cè)量值的函數(shù)代碼如下：

Public Function GetEIRP（）As Double

Dim strRet As String *200'讀取緩沖區(qū)

Dim intLoopTimes As Integer

'開始測(cè)量BER

Call viVPrintf（g_viOBT，"INITiate：BERRor "&Chr$（10），0）

Call viVPrintf（g_viOBT，"INITiate：DONE？ "&Chr$（10），0）

Call viVScanf（g_viOBT，"%t "，strRet）

'測(cè)量BER是否完成

intLoopTimes=0

Do While InStr（strRet，" BER"）=0 And intLoopTimes

Call viVPrintf（g_viOBT，"INITiate：DONE？ "&Chr$（10），0）

Call viVScanf（g_viOBT，"%t "，strRet）

intLoopTimes=intLoopTimes +1

Loop

'測(cè)量BER是否已成功

If intLoopTimes <> gc_intMaxLoopTimes Then

'獲取當(dāng)前的BER值

Call viVPrintf（g_viOBT，"FETCH：BERRor：RATio？ "&Chr$（10），0）

Call viVScanf（g_viOBT，"%t "，strRet）

GetBER=CDbl（strRet）

Else

'設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)記

GetBER=-1

End If

'結(jié)束測(cè)量BER

Call viVPrintf（g_viOBT，"ABORt：BERRor "&Chr$（10），0）

End Function

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著TD-SCDMA系統(tǒng)的逐步推廣，評(píng)估其終端性能表現(xiàn)越來(lái)越受到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商和終端生產(chǎn)商的重視，而OTA測(cè)試很好的反映了終端整體輻射性能優(yōu)劣，成為了一個(gè)非常重要的衡量指標(biāo)。正是在這樣的背景下，本文完成了基于GPIB總線和SP6010綜合測(cè)試儀的TD-SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了TD-SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化控制，為TD-SCDMA終端的研發(fā)和生產(chǎn)提供了必要的質(zhì)量保證。

參考文獻(xiàn)

[1]唐偉生，謝澤明.TD-SCDMA終端OTA測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010，26：116-118.

[2]楊樂(lè)平，等.虛擬儀器技術(shù)概述[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003，3：156-159.

[3]北京星河亮點(diǎn).SP6010用戶手冊(cè)[Z].2006，4-7.

[4]北京星河亮點(diǎn).SP6010 GPIB遠(yuǎn)程控制用戶手冊(cè)[Z].2006，18-20.

作者簡(jiǎn)介：李欣（1982-），河北邯鄲人，碩士，畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)就職于華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電子信息工程系，講師，主講課程《信號(hào)與系統(tǒng)》，《數(shù)字信號(hào)處理》，《移動(dòng)通信原理》等。主要研究方向：數(shù)字圖像處理及移動(dòng)通信。