本文將介紹利用新一代無線通訊分析儀測試TD-SCDMA中多載波的方法，尤其是利用即時訊號分析的功能觀測TD-SCDMA多載波信號，並利用無線通訊分析儀提供靈活的頻域、調製域、碼域分析能力...
隨著第三代行動通訊(3G)的發展，TD-SCDMA挾其獨特的優勢，被國際電信聯盟列為3G標準之一，而中國大陸官方宣布支持此一標準更達到推波助瀾的效果，著眼於中國大陸的廣大商機，相繼有眾多廠商參與TD-SCDMA的研究開發，台灣手機廠商如英華達、大霸、仁寶及明基也紛紛投入這塊市場。
TD-SCDMA的專用測試設備逐漸成熟，對於測試而言，TD-SCDMA單載波的測試方法較為成熟，能進行TD-SCDMA單載波測試的工具也較多，目前較為成熟的儀器有太克的WCA230A和WCA280A、安捷倫的E4440和VSA89600與羅德史瓦茲的FS系列等，但在多載波信號的量測中，各公司產品的功能則略有高下。
新一代的無線通訊分析儀結合頻譜分析功能、調製域分析、時域分析及碼域分析等功能。即時功能彌補了傳統掃頻式頻譜儀即時性差的缺點，加強對突發訊號的研究。採用大容量的記憶體，彌補了在測量範圍較寬時，快速傅利葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)工作模式需時較長的缺點，便於對訊號進行長達10秒的即時分析，此功能對於多載波信號的除錯與觀測較為有利。
另外，在分析儀的TD-SCDMA測試範本中，使用者可以根據需求來修改測試範本，如此便可進行不同載波的獨立測試和組合測試，並按照協定來測試通道功率、占用頻寬、鄰近頻道洩漏功率比(Adjacent Channel Leakage Power Rate, ACLR)等規格。
分析多載波即時訊號
新一代無線通訊分析儀具有即時頻譜分析功能，相當於幾百個分辨頻寬濾波器同時工作，被測頻寬內幾百個濾波器同時進行濾波的結果，使得顯示出來的訊號是即時的，使用者可以設定一個時間窗，在此時間窗內的所有訊號會被無縫地顯示出來。此功能在TD-SCDMA系統多載波的量測中具有重要作用。
如圖1所示，圖中的上部為單一頻譜，下部為即時的頻譜圖。從單一頻譜中可以看出連續多載頻的頻譜，在TD-SCDMA系統中，連續多載頻的頻寬小於5MHz，單載頻的頻寬小於1.6MHz，相鄰載頻間有很小的頻率保護帶，這些在單一頻譜中都很清楚。頻譜圖是即時信號的三維圖譜，水平方向為頻率，垂直方向為時間軸，而訊號的顏色則代表功率。
在多載波除錯過程中，如果關閉某個載頻，通過頻譜圖可以清楚的看到此過程，如圖2所示，中間載頻的信號被關閉了。同樣，相應的改變各載波的輸出功率，從頻譜圖上也可以清楚的看出其變化過程，如圖3所示，第一載頻的功率較強，它的顏色較深，中間載頻的功率較低，它的顏色較淺。使用即時頻譜功能，可以直接觀測多載頻的工作過程，這在NodeB的多載頻協同除錯(Joint-debugging)中是非常有用的工具。
多載波通道功率與占用頻寬測試
使用新一代無線通訊分析儀可以方便地進行連續多載波的通道功率和占用頻寬的測試。在進行測試時，可以將「Frequency/Channel」設置為多載頻的中心頻點，將「Span」設置為15MHz，將「Amplitude」設置為Auto Level，將「Sync-DL」設置為與基頻信號源一致，將攪亂碼(Scrambling Code)設置為與基頻信號源一致，設置好收發切換點，將量測濾波器形狀(Measurement Filter Shape)設置為根餘弦(RootRaisedCosine)，將「Trig」源設置為「Power(Span BW)」，在「Meas Setup」中將通道頻寬設置為4.8MHz，進行多載波測試。使用分析儀的TD-SCDMA測試範本功能，就可以開始進行TD-SCDMA訊號的連續多載波通道功率和占用頻寬的測試，其測試結果如圖4和圖5所示。
TD-SCDMA多載波訊號的ACLR測試分解動作
新一代無線通訊分析儀在系統默認的配置下，可以進行單載頻的ACLR測試。由於分析儀為使用者提供了測試參數配置範本，所以在進行多載頻的ACLR測試中，使用者可以根據需要適當地修改範本，以滿足測試需求。TD-SCDMA連續多載波訊號的ACLR定義為有用訊號對鄰道訊號的比值，第一鄰道為載頻的中心頻率往旁帶的方向頻偏1.6MHz，第二鄰道為載頻的中心頻率往旁帶的方向頻偏3.2MHz，因此在進行多載頻測試時，將測試參數範本進行相應修改。具體的測試過程如下：
1. 將測試頻率設置為中心頻率的右邊載頻的中心頻點。
2. 進入TD-SCDMA測試範本，進行ACLR測試。
3. 進入「Meas Setup」，修改測試參數範本「Limits…」。
4. 修改測試參數，將ACLR 1st Lower Channel的Enable修改為No；將ACLR 2st Lower Channel的Enable修改為No。
5. 開始進行ACLR測試，測試結果如圖6所示。
6. 將測試頻率設置為中心頻率的左邊載頻的中心頻點。
7. 進入TD-SCDMA測試範本，進行ACLR測試。
8. 進入「Meas Setup」，修改測試參數範本「Limits…」。
9. 修改測試參數，將ACLR 1st Upper Channel的Enable修改為No；將ACLR 2st Upper Channel的Enable修改為No。
10. 進行ACLR測試，測試結果如圖7所示。
TD-SCDMA多載波信號調製域、碼域測試分析
新一代無線通訊分析儀用於TD-SCDMA連續多載頻的調製域分析時，得以測試EVM與星座圖。當進行調製域測試，能先在多載波的單一頻譜中讀出每個載頻的中心頻率，調製域測試過程中，將測試的中心頻率設置為各載頻的中心頻點分別進行測試。針對連續多載頻的碼域分析，則能測試各碼道的碼道功率和峰值碼域誤差。在進行協同除錯時，可觀測各載波的碼道配置情況，這對基頻與射頻的協同除錯而言是非常重要的工具。進行碼域測試時，可以先在多載波的單一頻譜中讀出每個載頻的中心頻率，然後在進行碼域測試時，將測試的中心頻率設置為各載頻的中心頻點分別進行測試。
測試工具逐漸成熟
新一代無線通訊分析儀的即時訊號分析功能為多載波訊號的除錯帶來便利，可以方便觀測多載波訊號的過程，提供主要的整合除錯方法。除此還可以測試多載波的通道功率、占用頻寬、ACLR、PCDE、EVM，方便完成TD-SCDMA多載頻信號的整合測試。隨著TD-SCDMA市場逐漸成形，新一代無線通訊分析儀將可望成為更成熟的多載頻無線規格測試工具。
(本文作者廖雄斌為普天資訊技術研究院工程師、廖國威為北京郵電大學研究生)
(詳細圖表請見新通訊63期5月號)