专利名称：一种多模移动终端测试设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域中的移动通信终端测试技术，尤其涉及一种多模移动终端测试设备。
背景技术：
第三代移动通信系统(3G)，其相较于2G的GSM(Global System for MobileCommunications，全球移动通讯)系统以及其他无线通信系统具有用户容量大、覆盖范围广、合适上下行非对称业务、频谱利用率高、设备成本低、且系统频率资源丰富等优点。目 前，随着 TD-SCDMA (Time-Division Synchronization Code Division-Mul tip I e-Access,时分-同步码分多址)大规模商用化的进程不断推进，国内双模终端得以大规模生产并应用。在终端生产过程中，终端的生产速度与测试准确度是非常重要的指标。由于移动终端多为多模系统，这对生产测试速度和成本提出了更高的要求。为保证双模终端能够以高成功率由TD-SCDMA小区向GSM小区切换从而保证基本业务的连续性，支持TD-SCDMA向GSM硬切换的TD-SCDMA多模终端综测仪将在TD-SCDMA终端的商用进程中起到至关重要的作用。另一方面，由于 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)系统在世界范围内的广泛应用，支持WCDMA向GSM高效硬切换的多模终端综测仪的研发与推广，对于国内仪表产业和移动终端生产行业的竞争与发展也具有重要的意义。传统的UMTS (Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)/GSM双模终端综测仪通常采用单射频硬件，单系统模拟器。测试仪工作在GSM模式下时，时钟产生装置产生以270. 833KHz的整倍速率的参考时钟，对模拟中频信号进行模/数(A/D)与数/模(D/A)转换(如GSM可采用13MHz的时钟对模拟中频信号进行48倍采样)，数据被送到系统模拟器进行解调与测量。当测试仪切换到UMTS模式下时，需要重新设置时钟产生装置产生以I. 28MHz的整倍数的参考时钟对模拟中频信号采样(如TD-SCDMA可采用122. 88MHz的时钟对模拟中频信号进行96倍采样)，并且需要更新系统模拟器运行的程序，使之完成UMTS系统模拟器功能。模式切换根据发生时刻被测终端的状态分为两种情况连接状态下的硬切换与非连接态下切换.非连接态下切换时，仅需要完成对测试仪本身RF(radio frequency,射频)工作频率、AD/DA采样时钟、数字中频处理部分完成设置与重配以及系统模拟器软件，而进行连接状态下切换时不仅需要完成全部非连接态下切换的所有工作，而且还需要与被测终端进行信令交互，并引导终端在不掉话的情况下切换至目标工作状态，这对切换的速度与成功率提出了更高要求。现有技术方案，需要对射频模块、时钟产生装置、以及数字中频处理模块进行重新配置，这样在系统模式间切换时，其切换流程较长，导致处理时间较长，影响生产线测试效率。并且在切换过程中需要重新加载模拟器运行程序，处理复杂度增加有加载失败的风险，影响在多模系统测试中的基本业务连续性。发明内容[0009]本发明实施例提供一种多模移动终端测试设备，用于提高系统模式切换效率。本发明实施例提供的多模移动终端测试设备，包括射频模块、数模转换模块、数字中频处理模块，以及至少两个不同通信模式的信令处理模块，其中射频模块，用于在上行方向上将被测多模移动终端发出的射频信号转换为模拟中频信号输出给数模转换模块，在下行方向上将模转换模块输出的模拟中频信号转换为射频信号发送给被测多模移动终端；数模转换模块，用于在上行方向上将模拟中频信号转换为数字中频信号输出给数字中频处理模块，在下行方向上将数字中频处理模块输出的数字中频信号转换为模拟中频信号输出给射频模块；数字中频处理模块，用于在上行方向上，对数模转换模块输出的数字中频信号进行处理，得到不同通信模式对应的速率的基带数字信号，并分别输出给相应的信令处理模 块和测量模块；在下行方向上，对当前通信模式对应的信令处理模块输出的信号进行数字中频处理后输出给数模转换模块；信令处理模块，用于在上行方向上对数字中频处理模块输出的信号进行上行信道解调与协议处理，并根据通信模式切换命令，当目标通信模式为本模块对应的通信模式时，将本模块处理后的下行信道调制信号输出给数字中频处理模块；测量模块，根据数字中频处理模块输出的上行信号，按给定的测量类型，进行上行信号测量。
图I为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪的模式快速切换系统整体框架示意图；图2为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪的模式快速切换流程示意图；图3为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪的时钟模块的架构示意图；图4为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪并行模式上行数据处理与测量示意图；图5为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪并行模式下行数据处理示意图；图6a/b为本发明实施例提供的GSM的GSU处理信号相关上行/下行在FPGA内部的实现框图；图7为本发明实施例提供的FPGA非均匀采样部分数字信号处理装置图。
具体实施方式
下面以UMTS与GSM多模终端综测仪对UMTS/GSM双模终端进行测试为例，并结合附图，对多模终端测试设备的模式快速切换实现过程进行详细描述。本领域技术人员应能理解，对于其它通信类型的多模终端，多模终端综测仪也可以基于本发明实施例提供的思想对多模终端进行测试，并实现快速切换。[0024]参见图1，为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪的模式快速切换系统整体框架示意图。如图所示，移动终端(UE) 100通过射频(RF)模块连接至测试仪200。测试仪200包括射频模块I、模数/数模转换模块2、数字中频处理模块3、UMTS信令处理模块4、GSM信令处理模块5、测量模块6、时钟模块7，还可包括控制/显示模块8。其中，控制/显示模块8中的控制功能用于实现工作模式切换等的控制处理，控制/显示模块8中的显示功能用于对UMTS信令处理模块4、GSM信令处理模块5和测量模块6处理后的信号进行显示输出，以便对比分析测试结果。时钟模块I提供参考时钟信号给模数/数模转换模块2和数字中频处理模块3，以使模数/数模转换模块2根据参考时钟信号进行模数/数模转换，使数字中频处理模块3根据参考时钟信号对输入的信号进行采样，得到适合不同工作模式的速率的信号。在上行方向上，设备模块I将被测UE发出的射频信号转换为模拟中频信号输出给模数/数模转换模块2 ;模数/数模转换模块2将模拟中频信号转换为数字中频信号输出 给数字中频处理模块3 ;数字中频处理模块3对数模转换模块输出的数字中频信号进行处理，分别得到UMTS模式和GSM模式对应的速率的基带数字信号，并将相应基带数字信号输出给对应的信令处理模块进行上行信道解调与协议处理，例如，将UMTS模式对应的速率的基带数字信号输出给UMTS信令处理模块4，将GSM模式对应的速率的基带数字信号输出给GSM信令处理模块5。测试仪根据当前的工作模式选择相应信令处理模块处理后的数据进行测量，例如，在当前的工作模式为UMTS模式时，测试仪选择UMTS信令处理模块4处理后的上行信道解调信号进行测量，在当前的工作模式为GSM模式时，选择GSM信令处理模块5处理后的上行信道解调信号进行测量。在下行方向上，根据当前的工作模式，相应信令处理模块输出基带数字信号给数字中频处理模块3 (如当前工作模式为UMTS模式时，UMTS信令处理模块4输出UMTS下行信道调制基带数字信号给数字中频处理模块3，在当前工作模式为GSM模式时，GSM信令处理模块5输出GSM下行信道调制基带数字信号给数字中频处理模块3)，数字中频处理模块3对接收到的基带数字信号进行数字中频处理后输出给模数/数模转换模块2，模数/数模转换模块2将接收到的数字中频信号转换为模拟中频信号输出给射频模块1，射频模块I将接收到的模拟中频信号转换为射频信号发送给被测UE。测量模块6主要用于处理原始基带数据，最终根据当前工作模式，由控制/显示模块8输出测量结果并完成显示功能。具体的，测量模块6主要用于完成对上行信号进行测量操作，即，根据上行数字中频输出的信号，按给定的测量类型，完成上行信号测量，测量模块6可采用现有方式实现。当控制/显示模块8设置了测量类型与触发条件等参数后，射频模块I和数字中频处理模块3开始分别对上行信号进行模拟和数字信号功率检测，并发送给测量模块6用以进行触发判决。测量模块6根据控制/显示模块8选择的触发方式选择触发判决条件，等待符合设置条件的上行输入信号。当上行输入信号满足触发条件时，测量模块6获取上行信号并开始对输入信号进行测量分析，并将结果输出到控制/显示模块8。 本发明实施例中，测试仪中所有工作模式的信令处理模块(包括UMTS信令处理模块4和GSM信令处理模块5)和测量模块都采用并行处理架构。当系统启动时，所有工作模式的信令处理模块和测量模块都进入并行工作状态，可接收、发送并处理数字中频处理模块3发送的采样数据。根据当前的UE测试模式选择相对应的信令处理模块的信号数据进行处理。当工作模式切换时，只需要根据切换指令，更改至对应的信令处理模块，并开始对其处理的数据进行处理，即可完成在测试仪中的快速模式切换和测量。本发明实施例通过在切换过程中利用多信令处理模块并行处理，避免了传统方法在切换过程中需要重新启动和加载信令板程序的问题，提高了系统效率，降低了流程出错的风险。下面结合图2至图7，详细说明本发明实施例所提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪的模式快速切换流程以及该测试设备的结构。参见图2，为本发明实施例提供的UMTS/GSM多模移动终端综测仪的模式快速切换流程示意图。 如图2所示，被测UE通过射频线缆连接至测试仪的射频模块I，射频模块I完成射频信号与中频信号的相互转换。时钟模块7固定生成频率为122. 88MHz的工作时钟。模数/数模转换模块2利用此工作时钟完成模拟中频信号与数字中频信号的互相转换。在数字中频处理部分，首先应用NCO(numerical controlled oscillator,数字控制振荡器)进行数字中频信号与数字基带信号转换，具体的，一方面利用13MHz的参考系统时钟，应用非均匀采样方式产生16倍GSM样本速率的数字基带信号进行GSM解调；另一方面利用122. 88MHz工作时钟，应用抽取滤波方式产生适合UMTS处理的基带采样数据进行UMTS解调，并同时使用测量模块6处理原始基带数据，最终根据当前测试模式指令由控制/显示模块8输出相应处理模(UMTS信令处理模块4或GSM信令处理模块5)的测量结果并完成显示功能。图2所示系统架构中的时钟模块7的架构可如图3所示，其中，使用DDS(Directdigital synthesizer，直接数据频率合成器)71固定生成122.88MHz工作时钟，为模数/数模转换模块2提供参考时钟。在FPGA(Field-Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)模块72中，利用此参考时钟分别通过DCM(digital clock manager，数字时钟管理器)模块721产生适合UMTS的122. 88MHz的FPGA系统时钟，通过PLL (Phase lockedloop，锁相环)/DCM模块722产生适合GSM的13MHz的参考时钟。图2所示系统架构中的射频模块I完成与被测UE通信的模拟射频信号和模拟中频信号之间的变换之后，模数/数模转换模块2将完成模拟中频与数字中频的相互转换，然后由数字中频处理模块3进行数字中频处理。在本发明实施例中，由FPGA实现一系列数字中频处理功能，其中包括对信号样本数据进行变频、速率转换、滤波、增益控制等处理。具体的，在上行传输中，如图4所示，时钟模块7根据122. 88MHz时钟信号产生不同的系统时钟，中频模拟信号经过固定采样频率的模数转换转换为数字信号，在FPGA模块内进行多速率数字信号处理，生成多种速率的采样信号，以适应不同模式的数据处理要求。其中，使用等间隔抽取/滤波生成的15. 36Msps速率的采样数据传输给UMTS信令处理模块4进行处理；使用非均匀采样产生的16倍GSM样本速率的采样数据(数据速率约4. 33Msps)传输给GSM信令处理模块5完成信令处理流程。而对于测量，则根据测量类型动态选择合适的数据类型，由测量模块6完成测量功能并输出测量结果。在下行处理中，如图5所示，UMTS信令处理模块4发送数据为扩频后的码片数据(如TD-SCDMA速率为1.28Msps)，同时GSM信令处理模块5发送16倍数据速率(约4. 333Msps)。测试仪根据当前工作模式选择合适的一路数据经样本速率变换、变频后发送给模数/数模转换模块2进行处理，使用122. 88MHz参考时钟完成数模转换生成模拟中频信号，后经过射频模块I生成射频信号发送给被测UE。在数字中频处理模块3的FPGA中，由于参考时钟为122. 88MHz，可以利用抽取或插值滤波直接生成适合UMTS的整数倍速率采样数据。对于GSM的采样数据，FPGA的处理过程中在上行处理和下行处理中采用不同的处理流程。在上行处理中，如图6a所示，首先对模拟中频信号进行模数转换并变频到基带得到61. 44Msps的数字基带，然后使用13MHz的GSM参考工作时钟利用非均匀抽采样原理对61. 44Msps的数字中频信号进行重采样，产生16倍GSM符号速率的(约4. 333Msps)采样信号，传输给GSM信令处理模块5。在下行处理中，如图6b所示，GSM信令处理模块5产生16倍速率的(约 4. 333Msps)数据信号，经FPGA非均匀抽采样产生3. 84Msps的不等间隔采样信号，然后经过低通滤波器和4倍插值低通滤波器，得到15. 36Msps数据速率的等间隔采样数据，后经由半频带滤波恢复为30. 72Msps速率的基带数字数据，经数模转化得到模拟中频数据发送给射频模块I。其中，在FPGA的数字信号处理装置中，非均匀重采样部分的实现方式由图7所示。非均匀重采样涉及两个时钟域，在122. 88MHz时钟下锁存13MHz输入信号并检测其上升沿。同时61. 44Msps的原始样本数据以122. 88MHz工作时钟依次存入两级延时线，为了增加系统的无杂散动态范围(SFDR)，再由PN码选择控制的复用器输出数据。最后在13MHz参考时钟信号的控制下输出重新抽取过的13Msps数据样本。通过以上流程可以看出，本发明实施例在测试仪中采用多信令处理模块并行处理，工作模式切换实际上只需要在不同运行中的信令处理模块和测试模块中根据切换指令选取合适的数据进行处理，避免了传统方法在切换过程中需要重新启动和加载信令处理程序的问题，提高了系统效率，加快了切换速度的同时降低了流程出错的风险，保证了多模系统测试中的基本业务连续性。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可通过硬件实现，当然也可借助硬件加必需的软件的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以硬件产品的形式体现出来，该硬件产品可以是手机终端测试仪，或者矢量信号分析仪等设备。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
权利要求1.一种多模移动终端测试设备，其特征在于，包括射频模块、数模转换模块、数字中频处理模块和测量模块，以及至少两个不同通信模式的信令处理模块，其中 射频模块，用于在上行方向上将被测多模移动终端发出的射频信号转换为模拟中频信号输出给数模转换模块，在下行方向上将模数转换模块输出的模拟中频信号转换为射频信号发送给被测多模移动终端； 数模转换模块，用于在上行方向上将模拟中频信号转换为数字中频信号输出给数字中频处理模块，在下行方向上将数字中频处理模块输出的数字中频信号转换为模拟中频信号输出给射频模块； 数字中频处理模块，用于在上行方向上，对数模转换模块输出的数字中频信号进行处理，得到不同通信模式对应的速率的基带数字信号，并分别输出给相应的信令处理模块；在下行方向上，对当前通信模式对应的信令处理模块输出的信号进行数字中频处理后输出给数模转换模块； 信令处理模块，用于在上行方向上对数字中频处理模块输出的信号进行上行信道解调与协议处理，并根据通信模式切换命令，当目标通信模式为本模块对应的通信模式时，将本模块处理后的下行信道调制信号输出给数字中频处理模块； 测量模块，根据数字中频处理模块输出的上行信号，按给定的测量类型，进行上行信号测量。
2.如权利要求I所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，还包括时钟模块； 所述时钟模块，用于生成第一频率参考时钟信号和第二频率的参考时钟信号，并将第一频率参考时钟信号输出给数模转换模块，将第一频率参考时钟信号和第二频率参考时钟信号输出给数字中频处理模块；其中，第一频率高于第二频率； 所述数模转换模块具体用于，根据第一频率参考时钟信号进行模数或数模转换； 所述数字中频处理模块具体用于，根据第一频率参考时钟信号，采用等间距采样生成第一通信模式对应的速率的基带数字信号并输出给第一信令处理模块；根据第二频率参考时钟信号，采用非均匀采样生成第二通信模式对应的速率的基带数字信号并输出给第二信令处理模块。
3.如权利要求2所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，所述第一频率为122. 88MHz，所述第二频率为13MHz，所述第一信令处理模块为通用移动通信系统UMTS信令处理模块，所述第二信令处理模块为全球移动通讯GSM信令处理模块； 所述数字中频处理模块具体用于，在上行方向上，根据122. 88MHz参考时钟信号对数字中频信号采用等间隔抽取滤波得到适合UMTS模式速率的基带采样信号并输出给UMTS信令处理模块；根据13MHz参考时钟信号，对数字中频信号采用非均匀抽采样得到16倍GSM模式速率的基带采样信号并输出给GSM信令处理模块。
4.如权利要求3所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，所述数字中频处理模块具体用于，将数模转换模块输出的数字中频信号转换为61. 44Msps的数字基带信号，根据13MHz参考时钟信号、利用非均匀重采样对61. 44Msps的数字基带信号进行重采样，得到16倍GSM符号速率的采样信号，并将其输出给GSM信令处理模块。
5.如权利要求2所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，所述第一频率为·122. 88MHz，所述第二频率为13MHz，所述第一信令处理模块为UMTS信令处理模块，所述第二信令处理模块为GSM信令处理模块； 所述数字中频处理模块具体用于，在下行方向上，接收UMTS信令处理模块发送的扩频后的码片数据信号，接收GSM信令处理模块发送的16倍速的数据信号，在当前通信模式为UMTS模式时，选择UMTS信令处理模块输出的数据信号进行数字中频处理后输出给模数转换模块，在当前通信模式为GSM模式时，选择GSM信令处理模块输出的数据信号进行数字中频处理后输出给模数转换模块。
6.如权利要求5所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，所述数字中频处理模块具体用于，在当前通信模式为GSM模式时，对GSM信令处理模块输出的16倍速率的数据信号，进行非均匀抽采样得到3. 84Msps的不等间隔采样信号，经过低通滤波器和4倍插值低通滤波器得到15. 36Msps数据速率的等间隔采样数据，经由半频带滤波恢复为30. 72Msps速率的基带数字信号，并将该基带数字信号输出给模数转换模块。
7.如权利要求2所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，所述数字中频处理模块具体用于，在进行非均匀重采样时，在122. 88MHz时钟下锁存13MHz输入信号并检测其上升沿；将61. 44Msps的原始样本数据以122. 88MHz工作时钟依次存入两级延时线，由PN码选择控制的复用器输出数据，在13MHz参考时钟信号的控制下输出重新抽取过的13Msps数据样本。
8.如权利要求2所述的多模移动终端测试设备，其特征在于，所述第一频率为122. 88MHz，所述第二频率为13MHz ； 所述时钟模块包括直接数据频率合成器DDS和FPGA，所述FPGA中包括数字时钟管理器DCM和锁相环PLL/DCM，其中 直接数据频率合成器DDS，用于生成122. 88MHz时钟信号，并分别输出给数字时钟管理器DCM和锁相环PLL/DCM ； 数字时钟管理器DCM，用于根据122. 88MHz时钟信号生成适合UMTS模式的122. 88MHz参考时钟信号； 锁相环PLL/DCM，用于根据122. 88MHz时钟信号生成适合GSM模式的13MHz参考时钟信号。
专利摘要本实用新型公开了一种多模移动终端测试设备，其中，射频模块将被测终端的射频信号转换为模拟中频信号，数模转换模块将模拟中频信号转换为数字中频信号，数字中频处理模块对数字中频信号进行处理，得到不同通信模式对应的速率的基带数字信号，并分别输出给相应的信令处理模块；信令处理模块对数字中频处理模块输出的信号进行上行信道解调与协议处理，并根据通信模式切换命令，当目标通信模式为本模块对应的通信模式时，将本模块处理后的下行信道调制信号输出给数字中频处理模块；测量模块，根据数字中频处理模块输出的上行信号，按给定的测量类型，进行上行信号测量。采用本实用新型可提高系统模式切换效率。
文档编号H04W36/14GK202565471SQ20112049091
公开日2012年11月28日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者刘海成, 徐逢春, 张力 申请人:上海创远仪器技术股份有限公司