td―scdma终端综合测试仪物理层的设计与实现

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1、TD-SCDMA终端综合测试仪物理层的设计与实现本文介绍了TD-SCDMA终端综合测试仪在产业链中的位置，并且详细、全面地阐述了测试仪物理层设，供学习和研宄使用，己的信息，计与实现方案，包括硬件平台、FPGA和DSP软件程序，该方案具有运行效率高，可扩展性强等优点。关键词：TD-SCDMA；综合测试仪；物理层TD—SCDMA产业链规模发展迅速。随着3G牌照发放日益临近，摆在终端制造商面前的难题是如何保证量产后终端的质量，所以，终端生产线在线测试问题亟待解决。TD-SCDMA终端综合测试仪提供了解决方案。它的主

2、要功能是测试生产线上每台终端能否支持特定的业务。TD-SCDMA终端综合测试仪的实现十分复杂，它必须实现3GPP空中接口中物理层、部分MAC、KLC和RRC层功能以及模拟部分CS域或PS域核心网功能。由于物理层是实现终端综合测试仪系统的重点和难点，本文将解决关键的物理层设计与实现问题。物理层的主要功能是完成3GPP协议25.221-25.224规定的功能，包括传输信道向物理信道映射、编码与复用、调制和扩频以及物理层过程。不同于一般NodeB的物理层，终端综合测试仪的物理层还要完成射频数据采集任务，它是测量算法

3、测试终端射频指标的依据。硬件平台设计与实现方案物理层硬件架构TD-SCDMA物理层采用通用DSP加FPGA架构，如1所示。TD-SCDMA物理层硬件架构，一般右两种选择，使用ASIC芯片或者采用通用FPGA+DSP。硬件架构决定了设计与实现周期、系统的可扩展性等因素。基于ASIC的实现方案具有低功耗、低成本的特点，但开发周期长、灵活性差，适合生产批量大的系统。基于通用FPGA+DSP软件的实现方案具有开发周期短、可扩展性好等优点，但硬件成本高，适合小批量产品。考虑到本系统的市场定位，第二种方案更加合适。同时选

4、用高性能DSP处理芯片，用来完成一般用FPGA完成的操作，如扩频。DSP芯片选择德州仪器的TMS320C6416处理器，其参数如下：主频lGllz，二级缓存2MB，配备维特比协处理器(VCP)和Turbo码译码协处理器(TCP)。物理层•接口设计图1所示的硬件架构在一块标准尺寸为1U的12层印刷电路板（基带板）上实现。与物理层接口的L2、L3协议栈，核心网络部分以及射频测量算法在标准尺寸为3U的NI嵌入式控制器中实现（图1未标出）。另外与物理层接口的是AeroFlex射频单元（图1未标出）。物理上，它们三者通

5、过PCI-X，总线连接。逻辑上，基带板和嵌入式控制器的通信使用自定义数据结构一一命令。命令分为两大类：一类是3GPP协议规定的物理层与高层通信的原语，另一类是综合测试仪特有的命令。后一类命令主要包括：1.把特定时隙的信号报告给测量算法2.根据测量模块指示调整物理层参数3.根据测量模块指示向终端发送测量命令4.其他测量命令FPGA电路设计与实现方案图1中FPGA选用XilinxVetex芯片，采用VHDL语言描述。FPGA内部包括下行和上行两条数据通路。下行是指基带板上FPGA的高速数字信号流向通用射频发射单元

6、AeroFlex3020,上行是指通用射频接收单元AeroFlex3030的高速数字信号流向基带板上的FPGA。下行部分的数字信号处理包括：接收单倍速的DSP输出的数字信号，根据3GPP协议，实现根升余弦滤波，采用内插方法，把单倍速的数字信号变为24倍速信号，通过LVDS模块发送给AeroFlex3020。上行部分的数字信号处理流程与下行类似，但是它输出两路数字信号给DSP。一路4倍速信号用于解调TD—SCDMA信号，另外一路12倍速信号用于测量，可以提高测量的精度。从以上描述可以看出，一般用FPGA完成的操

7、作，如扩频，都移到了DSP中用软件程序实现。这样做是为了最大限度地缩短开发周期。DSP软件的设计与实现方案图1中DSP的主要功能是根据3GPP协议接收高层传输的信息，生成TD-SCDMA信号，传输给FPGA以及接收FPGA4倍速数字信号，之后解调TD-SCDMA信号，把解调后的信号传给高层。我们称前半部分的功能为下行处理功能，后半部分的功能为上行处理功能。巾于DSP软件上行处理方案与下行处理有很强的相似性，除去多用户检测，实现相对简单，所以只阐述DSP下行处理部分。它包括如下模块：Mod—TrCH2PhyCH

8、>Mod—Encode—Mux、Mod—Schedule。为了阐述方便，考虑没有智能天线的情况。如果实现智能天线，只需要稍加扩展。ModTrCH2PhyCH设计Mod_TrCH2PhyCH实现3GPP25.221规定的功能一一将传输信道映射到物理信道，如：把BCH映射到PCCPCH。ModTrCH2PhyCH模块由多个函数组成，如PROCPCCPCH()和PR0CSCCPCHO等。毎个函数对应3GP