專利名稱：一種td-scdma信號的頻率誤差測試方法
一種TD-SCDMA信號的頻率誤差測試方法所屬技術(shù)領(lǐng)域.本發(fā)明涉及TD-SCDMA終端射頻一致性測試應(yīng)用領(lǐng)域，提供一種 TD-SCDMA信號的頻率誤差測試方法，具體地說涉及TD-SCDMA終端測試裝置 在低信噪比下測量TD-SC謹(jǐn)A終端發(fā)出射頻信號的頻率誤差。
技術(shù)背景TD-SCDMA終端頻率誤差測試在TD-SCDMA終端研發(fā)、生產(chǎn)以及射頻故障 定位等方面都有著非常重要的作用，常見的應(yīng)用于TD-SCDMA終端整機射頻 一致性測試、板級頻率校準(zhǔn)測試等場合。已有的頻率誤差測量其技術(shù)方法主要是(1)利用按照塊內(nèi)時不變 信道估計和聯(lián)合檢測算法得到的結(jié)果進行處理，根據(jù)靠近信道估計碼的部 分?jǐn)?shù)據(jù)符號的判決結(jié)果對信道變化進行估計，利用估計的偏差進行跌代校 準(zhǔn)運算處理，最終得到恢復(fù)的發(fā)送數(shù)據(jù)和精確的偏差估計。這種方法在一 定的頻差范圍內(nèi)可以得到很好的頻率偏差測量結(jié)果，其信噪比性能良好。 但是，這種方法在TD-SCDMA終端發(fā)射射頻信號載波頻偏較大情況下測量頻 率誤差時，測試精度很差，無法滿足TD-SCDMA終端板級頻率校準(zhǔn)測試的技 術(shù)指標(biāo)要求。(2)利用下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)中下行同步序列(SYNC—DL)。 SYNC—DL是已知的序列，接收的信號可能是多個SYNC一DL的多徑組成，先分 析接收到的信號，再由本地生成無相位旋轉(zhuǎn)的參考信號，兩者相比，可得 到相位差。因為SYNC—DL較短，只有64碼片，包含的相位變化信息有限， 所以頻率誤差測量精度比較差。該測試方法無法滿足TD-SCDMA終端頻率誤差測試的技術(shù)要求。(3)通過對接收信號的信道估計碼進行信道估計以 得到參考信號的主要分量，通過將參考信號的主要分量和接收信號進行比較，得到頻率誤差。TD-SCDMA系統(tǒng)的參數(shù)為時隙長為864chip，每個時 隙有兩個長度分別為352chip的數(shù)據(jù)塊、 一個長度為144chip中間碼和一個 長度為16chip的GP組成。由于每個時隙的信道估計碼長度只有144chip， 包含的相位變化信息有限，所以和算法2存在同樣的問題，頻率誤差測量 精度差。該測試方法同樣無法滿足TD-SCDMA終端頻率誤差測試的技術(shù)要 求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在低信噪比下測量TD-SCDMA終端發(fā)出射頻 信號的頻率誤差，同時具有較大范圍內(nèi)測量頻率誤差能力的TD-SCDMA信號 的頻率誤差測量方法。本發(fā)明所提供的TD-SC畫A信號的頻率誤差測試方法，按如下步驟進行 測試(1) 對TD-SC畫A終端發(fā)射的射頻信號進行下變頻；(2) 對變頻后的TD-SCDMA信號進行采樣時鐘為fs的A/D采樣，使之變?yōu)?數(shù)字信號；(3) 采樣的數(shù)字信號與數(shù)字本振混頻形成I路信號，同時與數(shù)字本振移 相9(T混頻形成Q路信號；(4) 將I路信號與Q路信號進行FIR濾波和CIC抽取，最終形成TD-SCDMA 信號數(shù)據(jù)流；(5) 根據(jù)信道估計碼確定當(dāng)前TD-SCDMA終端發(fā)送信號的時隙；(6)利用公式(c)去除TD-SCDMA終端信號調(diào)制信息，得到新的一組數(shù)據(jù)S。S膨=)(c)為:(7)將數(shù)據(jù)S,后補0，使其長度N為1024，進行N點FFT變換，得到數(shù)據(jù)(8)將數(shù)據(jù)Sfpt取模，找出模值最大的點為k。，其時頻率誤差粗略估計<formula>formula see original document page 6</formula>(d)(9)當(dāng)TD-SCDMA信號在信噪比較低情況下，利用公式(e)對數(shù)據(jù)S卜下t進行功率譜全序列頻域平滑:(e)其中，S'W為平滑后的信號，S^(n)為FFT變換后的信號，h(n)為平 滑窗函數(shù)，L為平滑窗寬度；(IO)將數(shù)據(jù)S'W取模，找出模值最大的點為kt，在低信噪比下，頻率 誤差粗略估計為<formula>formula see original document page 6</formula>(11)將數(shù)據(jù)S'④后補0，使其長度M為1024，在單位圓上在其"度進行M點CZT變換，得到數(shù)據(jù)Sczt;(12)將數(shù)據(jù)Sc;zT取模，找出模值最大的點為m，其時頻率誤差精確估計
為<formula>formula see original document page 7</formula>(g)
本發(fā)明通過對TD-SCDMA終端發(fā)射的射頻信號進行下變頻，變頻后的 TD-SCDMA信號進行A/D變換，使之變?yōu)閿?shù)字信號，對數(shù)字信號與數(shù)字本振 混頻形成I路信號，同時與數(shù)字本振移相9(T混頻形成Q路信號，將I路信號 與Q路信號進行FIR濾波和CIC抽取，最終形成TD-SCDMA信號數(shù)據(jù)流，將該 信號數(shù)據(jù)流送入數(shù)據(jù)處理單元處理估計TD-SCDMA信號的頻率誤差。
本發(fā)明通過對QPSK信號的分析，QPSK信號的解析表達式為 s(") = J exp[_/(2《"r +《+ A"7"1))]' " = 1'… ' W
射
<formula>formula see original document page 7</formula>(a)
<formula>formula see original document page 7</formula>(b)
A為信號幅度，N為樣本數(shù)，T為采樣間隔，Ns為碼元個數(shù)，Tb為碼 元寬度，n為持續(xù)時間為Tb的脈沖成形函數(shù)，fc為信號的載波頻率，《為
信
號的初始相位(
由公式(a)可以知道，將采集的QPSK調(diào)制信號4次方，5，=0^,。)4 (c)，完全可以將調(diào)制信號的調(diào)制信息去除，去除調(diào)制信息的信號可以
表示為
<formula>formula see original document page 7</formula>(cl)其中，A為信號幅度，^ = 4"—"為本地載波與信號的頻率差的4倍， 《為初始相位，S"為相位噪聲，"'(")為高斯白噪聲。
對上述去除調(diào)制信息的信號進行FFT變換，可得到離散頻譜為
S("-^exp(y外)k=0， 1， 2……N—1 (c2) 其中S (k)的幅度相為
4 sin[;r(/t-△,//、)]
sin[2;r(^:-△,/./;■)/AT) (c3) 根據(jù)S(k)的頻譜可測出幅度最大點處對應(yīng)的離散頻率點k。，由式(c2) 可得
<formula>formula see original document page 8</formula>
因此，頻率誤差初步估計為:
<formula>formula see original document page 8</formula>
當(dāng)調(diào)制信號在信噪比較低的情況下，利用上述方法進行頻率誤差初步
估計誤差很大，同時也會影響FFT算法對頻率誤差測量的精度，因此在信 噪比較低時,本發(fā)明采用功率譜全序列頻域平滑方式對去除調(diào)制信息的信 號進行頻域平滑，提高在低信噪比下對信號的頻率誤差測量的能力。
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，S'W為平滑后的信號，為FFT變換后的信號，h(n)為平滑窗函數(shù)，L為平滑窗寬度；
根據(jù)S'")的頻譜可測出幅度最大點處對應(yīng)的離散頻率點k,，由式(d) 可得A.
2 1
TV
1 2 & > —
(el)
因此，在低信噪比下，頻率誤差初步估計為:
/4
/4
夂〉一 1 2
(f)
由于利用FFT變換方法測量頻率誤差精度有限，不能滿足TD-SCDMA 終端測試需求，因此，本發(fā)明采用線性調(diào)諧z變換(CZT)提高載頻頻偏
測試精度，本發(fā)明將在單位圓上從
2冗，,,
了,"
A---械z
夂—+ ~T^CZ
:角
為, 的CZT變換，得到M點的CZT變換結(jié)果(Z。， Z,， Z2，……，ZM)， 這時頻率分辨率為fczt，如果Zm二max (Z。， Z,， Z2，， ZM)，那么可計
算出A.
7_/、 , My
TV
—1
j — W", + 2厶.2
A > —
(fl)
因此，頻率誤差高精度估計為:<formula>formula see original document page 10</formula> 本發(fā)明通過對整個TD-SCDMA時隙采集的數(shù)據(jù)進行分析，使測試設(shè)備測 量頻率誤差時測試范圍的能力能夠達到最大；通過對接收信號的功率譜進 行平滑處理，提高在低信噪比條件下對TD-SCDMA射頻信號的頻率誤差測試 準(zhǔn)確性；通過采用FFT變換和CZT變換有效的結(jié)合，提高TD-SCDMA射頻信號 的頻率誤差測試的精度；通過采用載波提取方法消除QPSK調(diào)制信息，不僅 滿足TD-SCDMA系統(tǒng)測試需求，還可以擴展到WCDMA、 CDMA2000等其它移動 通信系統(tǒng)中，具有較好的通用性。


圖1是TD-SCDMA終端測試設(shè)備接收通道框圖； 圖2是數(shù)字信號處理單元框圖3是在低信噪比時調(diào)制信號的頻譜圖和平滑后的頻譜圖； 圖4是在不同信噪比下頻率誤差測試性能圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明實際運用的TD-SCDMA終端綜合測試儀接收通道的框圖， 圖2是數(shù)字信號處理單元框圖?？紤]到TD—SCDMA終端綜合測試儀的測試 速度和并行測量能力，本發(fā)明采用的TD-SC躍A終端綜合測試儀的數(shù)字信 號處理單元由兩個快速DSP處理器(720MHz的主頻)、 一個實時處理器 (PowerPC)、 一個快速、大容量的可編程芯片F(xiàn)PGA和多個隨機存儲器RAM 組成。
下面結(jié)合附圖并結(jié)合優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明的TD-SCDMA信號頻率
10誤差測試方法。本發(fā)明所提供的TD-SCDMA信號的頻率誤差測試方法按如
下步驟進行
(1) 通過終端綜合測試儀接收TD-SCDMA終端發(fā)出的射頻信號，經(jīng)濾 波、放大后，與本振信號混頻進行下變頻。
(2) 對變頻后的TD-SCDMA信號進行采樣時鐘為fs的A/D采樣，使之變
為數(shù)字信號。
(3) 將采樣的數(shù)字信號與數(shù)字本振混頻形成I路信號，同時與數(shù)字 本振移相9(T混頻形成Q路信號。
(4) 將I路信號與Q路信號進行FIR濾波和CIC抽取，最終形成 TD-SCDMA信號數(shù)據(jù)流，將該信號數(shù)據(jù)流送入數(shù)據(jù)處理單元。
(5) 根據(jù)信道估計碼在FPGA中確定當(dāng)前TD-SCDMA終端發(fā)送信號的時隙。
(6) 將該時隙采集的TD-SCDMA終端信號保存到寄存器Sdata中。
(7) 在DSP1處理單元中，利用公式(c) : ^rO^。)4去除TD-SCDMA 終端信號調(diào)制信息，得到一組新數(shù)據(jù)S，。
(8) 將這組新數(shù)據(jù)S，送入DSP2處理單元，在DSP2處理單元中，將 在數(shù)據(jù)S^后補0，使其長度N為1024，進行N點FFT變換，得到數(shù)據(jù)Sm。
(9) 將數(shù)據(jù)Sfpt取模，找出模值最大的點為k。，其時頻率誤差粗略估
計為
/丄< 4
/4
人一l
左
/4
& >
了
"、(10)當(dāng)TD-SCDMA信號在信噪比較低情況下，利用公式(e)對數(shù)據(jù)
S^進行功率譜全序列頻域平滑:
1
丄 M = t
(e)
其中，S'W為平滑后的信號，&,,,(")為FFT變換后的信號，h(n)為平 滑窗函數(shù)，L為平滑窗寬度。
(11)將數(shù)據(jù)S'W取模，找出模值最大的點為k,，在低信噪比下，頻 率誤差粗略估計為
/4
丄
4 1 W
1 2
二-/t廣1 2 1
/4
(f)
(12) 在PowerPC處理單元中，將數(shù)據(jù)后補o，使其長度M為1024，
在單位圓的,"'角度上進行M點CZT變換，得到數(shù)據(jù)Sczt。
(13) 將數(shù)據(jù)Sez.,.取模，找出模值最大的點為m，其時頻率誤差高精
度估計為:
7h , M fA.
/4
1 2
2
一l
M
會-《+Y兒
/4
& >
(g)
圖3是在低信噪比時調(diào)制信號的頻譜圖和平滑后的頻譜圖。圖中I是 在低信噪比時調(diào)制信號的頻譜圖，II是在低信噪比時調(diào)制信號平滑后的頻 譜圖。圖4是在不同信噪比下頻率誤差測試性能圖。
本發(fā)明的有益效果是，可以在低信噪比下測量TD-SCDMA終端發(fā)出射頻 信號的頻率誤差，同時具有較大范圍內(nèi)測量頻率誤差能力，利用本發(fā)明，
12還可以擴展到WCDMA、 CDMA2000等其它移動通信系統(tǒng)的終端發(fā)射信號的頻 率誤差測量。
權(quán)利要求
1、一種TD-SCDMA信號的頻率誤差測試方法，其特征是按如下步驟進行測試(1)對TD-SCDMA終端發(fā)射的射頻信號進行下變頻；(2)對變頻后的TD-SCDMA信號進行采樣時鐘為fs的A/D采樣，使之變?yōu)閿?shù)字信號；(3)采樣的數(shù)字信號與數(shù)字本振混頻形成I路信號，同時與數(shù)字本振移相90°混頻形成Q路信號；(4)將I路信號與Q路信號進行FIR濾波和CIC抽取，最終形成TD-SCDMA信號數(shù)據(jù)流；(5)根據(jù)信道估計碼確定當(dāng)前TD-SCDMA終端發(fā)送信號的時隙；(6)利用公式(c)去除TD-SCDMA終端信號調(diào)制信息，得到新的一組數(shù)據(jù)SnewSnew＝(Sdata)4(c)；(7)將數(shù)據(jù)Snew后補0，使其長度N為1024，進行N點FFT變換，得到數(shù)據(jù)SFFT；(8)將數(shù)據(jù)SFFT取模，找出模值最大的點為k0，其時頻率誤差粗略估計為(9)當(dāng)TD-SCDMA信號在信噪比較低情況下，利用公式(e)對數(shù)據(jù)SFFT進行功率譜全序列頻域平滑其中，S′(k)為平滑后的信號，SFFT(n)為FFT變換后的信號，h(n)為平滑窗函數(shù)，L為平滑窗寬度；(10)將數(shù)據(jù)S′(k)取模，找出模值最大的點為k1，在低信噪比下，頻率誤差粗略估計為(11)將數(shù)據(jù)S′(k)后補0，使其長度M為1024，在單位圓上在其度進行M點CZT變換，得到數(shù)據(jù)SCZT；(12)將數(shù)據(jù)SCZT取模，找出模值最大的點為m，其時頻率誤差精確估計為
全文摘要
本發(fā)明涉及TD-SCDMA終端射頻一致性測試應(yīng)用領(lǐng)域，提供一種TD-SCDMA信號的頻率誤差測試方法。通過對TD-SCDMA終端發(fā)射的射頻信號進行下變頻、A/D變換，使之變?yōu)閿?shù)字信號，將此信號與數(shù)字本振混頻形成I路信號，并與數(shù)字本振移相90°混頻形成Q路信號，形成TD-SCDMA信號數(shù)據(jù)流，采用載波提取方法消除調(diào)制信息，對接收信號的功率譜進行平滑處理，提高在低信噪比條件下對射頻信號的頻率誤差測試準(zhǔn)確性；通過采用FFT變換和CZT變換有效的結(jié)合，提高TD-SCDMA射頻信號的頻率誤差測試的精度。該方法可以在低信噪比下精確測量TD-SCDMA終端發(fā)出射頻信號的頻率誤差，同時具有較大范圍內(nèi)測量頻率誤差能力。
文檔編號H04B17/00GK101521524SQ20081024967
公開日2009年9月2日 申請日期2008年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月28日
發(fā)明者凌云志, 峰 王, 志 王, 陳向民 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所