0 前言

TD-SCDMA（Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，時分同步碼分多址）技術是國際電聯ITU正式發布的第三代移動通信系統標準之一，其關鍵技術有可調整上下行切換點的時分雙工、智能天線、聯合檢測、接力切換、動態信道分配等。TD-SCDMA的優勢突出表現在系統抗干擾和系統容量之間得到了很好的均衡、對混合業務的高效支持、系統自身有良好的持續發展和技術演進能力。

直放站是移動通信網絡的重要組成部分，是網絡擴容和優化的主要對象。直放站也是解決室內覆蓋的重要設備。在TD-SCDMA系統中正確合理地使用好直放站，能提高網絡利用率，降低網絡建設、運維成本，提高網絡性能。隨著TD-SCDMA規模試驗網建設的不斷深入，TD-SCDMA直放站的重要性得到了直觀的體現。它可以增加網絡覆蓋，使施主基站的覆蓋得到延伸，也能增加空閑基站的話務負荷，或是分攤繁忙基站的話務量起到優化網絡的作用。

1 TD-SCDMA直放站的時域特性

TD-SCDMA直放站目前工作頻率是2010MHz～2025 MHz，信號的碼片速率為1.28MHz/s，擴頻帶寬或信道間隔為1.6MHz，調制方式為QPSK/8PSK，接入技術為DS-CDMA/TDMA，采用不需配對頻率的TDD工作方式。它的下行和上行的信息是在同一載頻的不同時隙上進行傳送的，因此時域切換指標的測試至關重要。

TD-SCDMA的物理信道采用四層結構：系統幀、無線幀、子幀和時隙/碼。圖1為TD-SCDMA的物理信道信號格式。

圖1 TD-SCDMA的物理信道信號格式

TD-SCDMA幀結構將10ms的無線幀分成兩個5ms的子幀，每個子幀中有7個常規時隙（TS0～TS6，每個時隙長度為864碼片，占675μs）和3個特殊時隙。三個特殊時隙分別為下行導頻時隙DwPTS（長度為96碼片，占75μs）、主保護時隙GP（長度為96碼片，占75μs）和上行導頻時隙UpPTS（長度為160碼片，占125μs）。在7個常規時隙中TS0總是固定用作下行時隙來發送系統廣播信息，是廣播信道P-CCPCH獨自占用的時隙，而TS1總是固定用作上行時隙，其他的常規時隙可以根據需要靈活配置成上行或下行，以實現上、下行不對稱業務的傳輸，上下行的轉換由一個轉換點（Switch Point）分開。

每個5ms的子幀有兩個轉換點（下行鏈路DL到上行鏈路UL和UL到DL），第一個轉換點固定在TS0結束處，位置在DwPTS和UpPTS之間的GP；而第二個轉換點則取決于小區的上下行時隙配置，位置在每個子幀中最后一個上行時隙和第二個下行時隙之間（見圖1）。其中，第一個轉換點相對于每個子幀的開始時間是固定的；第二個轉換點隨著分配給上下行的時隙數不同而變化。

在TD-SCDMA系統中，上行鏈路信號和下行鏈路信號處于同一頻率，通過時分復用的方式區分上行和下行，而且根據不同的業務需要，還可以靈活配置上下行時隙來改變功率開關切換點，以滿足上、下行非對稱業務的需求。這對TD-SCDMA直放站設備的上、下行同步提出了很高的要求。TD-SCDMA直放站需要獲取兩個轉換點位置信息，完成對射頻信道的上下行切換，使時分方式下的收發同步切換控制。因此，在TD-SCDMA直放站所有指標測試中，時域切換測試是最困難的。

2 切換特性測試指標

下面基于相關國標中TD-SCDMA直放站設備技術要求的切換同步功能時域部分的測試進行分析。

(1)直放站上下行開關打開時間的提前量和關閉時間的滯后量應大于2μs，如圖2所示；

圖2 切換特性測試指標要求

(2)上下行開關轉換點落在TD-SCDMA幀中相應的上下行轉換點的間隔不得小于3μs；

(3)功率開關上升沿和下降沿在低于-70dBm 起始點90%功率之內小于2μs；

(4)功率開關時間抖動偏差不得偏離1μs；

(5)時隙調節功能要求時隙調整偏差為675±0.5μs；

(6)功放開關同步控制功能：同步信號丟失后(包括GPS)，功率同步開關應能保持持續時間5s～60s，在保持時間內滿足功率開關時間偏差不得偏離±1μs，持續5至60s后上下行功放應自動關閉。

3 切換特性測試方法分析

以無線直放站為例，本文介紹并分析兩種TD-SCDMA切換特性測試方法。

3.1 方法一

圖3 測試方法一的連接結構

測試方法一的連接圖如圖3所示，其具體過程如下所述。

⑴用TD-SCDMA信號源1單獨產生下行時隙信號，并與連續波CW信號源1合路后輸出；用TD-SCDMA信號源2單獨產生上行時隙信號，并與CW信號源2合路后輸出；為了對信號源的保護，合路后的信號一般經過30dB衰減器后經環行器接入直放站。

⑵輸入直放站的信號采用TD-SCDMA信號和CW信號的合路信號，目的是為了準確地看出直放站的開關切換時間和上下行打開的時間提前量和關閉的時間滯后量。

⑶對于直放站輸出經環行器后的信號也要接30dB或40dB衰減器，確保直放站的收發隔離度大于增益10dB，避免產生自激。

⑷10MHz同步信號是儀器本身產生的標準參考源，由頻譜儀(10MHz OUT)輸出分別輸入另兩臺信號源(10MHz IN)，互連可以防止幀結構的抖動，確保測試精度小于0.1μs。

⑸由外部提供的低頻觸發信號同時連接三臺儀器的外觸發輸入是為了產生的上下行TD-SCDMA格式信號能同步，在頻譜儀上的顯示掃描也能同步。這樣才能準確地測出各個指標的時間誤差。

以Agilent公司的E4438C矢量信號源和E4440A頻譜儀為例，這種方法的測試流程為：

⑴將TD-SCDMA信號發生器1和TD-SCDMA信號發生器2產生有上下行規定時延的測試模式1信號，觸發方式設為外部觸發，并將信號電平設置在直放站啟動靈敏度電平以上。

⑵開啟CW信號發生器1和CW信號發生器2，調整其輸出電平低于TD-SCDMA 信號電平20dB。

⑶將直放站設置為正常工作模式下，直放站增益為最小。

⑷設置頻譜儀掃寬為0Hz（Span=0）、RBW=3MHz、SweepTime=2ms、觸發方式設為外觸發輸入。

⑸設置頻譜儀的觸發延時（TrigDelay=-750μs）,并減小掃描時間（SweepTime），即可放大GP值，然后再局部放大，分別精確讀出功率切換開關的關閉滯后量、轉換間隔、開啟提前量及切換抖動，如圖4所示。

圖4 頻譜分析儀上相關數據

⑹加大頻譜儀掃描時間值，調節TD-SCDMA信號發生器產生模式1信號的時隙配置，即3:3、4:2、5:1，頻譜儀測試并計算時隙調整偏差。

⑺開關TD-SCDMA信號源或GPS接收機，觀察功放開關同步控制功能。

⑻對第二切換點時域切換特性測試，要根據上下行時隙配置比，計算增加頻譜儀的觸發延時值，即可顯示第二切換點的時域圖，第二切換點的保護時隙GP長度為16碼片（占12.5μs），測試方法同上。

測試不同類型的直放站，衰減器要根據上下行最大輸出功率略作調整，以保證輸出信噪比和上下行隔離度足夠好。如干放或光纖站上行發射功率很小，在連接圖（圖3）中左側的兩個衰減器可去掉。輸出功率衰減調節不當的后果：功率太大會燒毀儀表，太小會使信號矢量幅度誤差（EVM）值變差（即信噪比變差）。

3.2 方法二

另一種測試方法用一個TD-SCDMA信號源產生上下行所有時隙信號，由于上下行輸出功率的不對稱，一般發生上行時隙的功率要比下行時隙的信號功率小，由TD-SCDMA信號源EVENT1輸出觸發頻譜儀EXT TRIGGER INPUT來進行，如圖5所示。

圖5 測試方法二的連接結構

3.3 兩種方法的比較

測試方法一的主要優點有：上下行輸入功率可以分別靈活調節，在進行各項指標測試時比較方便，且不需考慮直放站的信號輸入端的隔離，在測試過程中只需考慮直放站的信號輸出端的隔離度。其缺點在于信號源較多，還需要外部觸發源，提高了測試成本。如果缺少外部觸發源，也可用TD-SCDMA信號源1的EVENT1輸出觸發TD-SCDMA信號源2和頻譜儀，但需要補償TD-SCDMA信號源2的啟動時延（需要單獨用頻譜儀先校準，E4438C約4μs）。

測試方法二的主要缺點有：在改變信號源功率時，上下行時隙功率會同時改變而不能單獨控制，而且在測試過程中必須考慮直放站的信號輸入端和信號輸出端兩個回路的隔離度，確保直放站在最大增益時不自激。其優點在于少用了兩臺測試信號源，而且不需考慮產生上下行時隙的同步問題，一定程度上降低了測試成本。

4 結束語

利用本文所述的兩種方法，我們可以通過帶TD-SCDMA功能的矢量信號源和連續波信號源，利用高精度頻譜儀，在時域上清晰地觀察和分析TD-SCDMA信號的幀結構、各時隙狀態及上下行切換特性，優化TD-SCDMA直放站產品的設計和生產流程，便于更好地開展相關產品的入網或型號核準測試。