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1、前言
WCDMA和TD-SCDMA都是當今3G的主流通信標準，二者都采用3GPP指定的UMTS網絡結構模型；在無線傳輸技術方面，都可以采用智能天線、聯合檢測等技術；在未來技術的演進路線上，都采用了HSDPA（高速下行分組接入）、MIMO（多輸入多輸出）、OFDM（正交頻分復用）等技術，二者在終端一致性測試方面有很多相似的地方。而WCDMA網絡在國外已有商業應用，因此本文將比較它們在終端射頻一致性測試內容方面存在的主要差異，希望對TD-SCDMA的終端測試有所幫助。
WCDMA終端射頻一致性測試分析的依據是3GPP TS34.121 v6.3.0.TD-SCDMA終端射頻一致性測試分析的依據是3GPP TS 34.122 v5.2.0。其中34.122規范分為HCR（high chip rate）（3.84 Mchip/s）和LCR（10w chip rote）（1.28 Mchip/s）兩個選項。HCR體制是歐洲的UTRA TDD模式，是UTRA FDD模式的補充；LCR是我國TD-SCDMA技術體制和歐洲UTRA TDD在3GPP融合的結果。HCR和LCR在設計出發點、應用場合、使用的技術和設備成本方面都有所不同。在目前國內的產業環境下，各大廠商研發的主流產品都是LCR，因此本文只涉及LCR和UTRA FDD的對比。這里所說的WCDMA即是指UTRA FDD模式，TD-SCDMA是指UTRA TDD LCR模式。
隨著技術規范文件版本的更新，不排除此分析結果發生相應變化的可能性。
2、發射機特性測試
終端的發射機特性測試需要UE和系統模擬器連接，根據TS 34.108建立業務信道上的正常呼叫，終端還要根據TS 34.109提供邏輯測試接口，測試在環回模式下進行。
發射機特性在終端天線接頭處測試，終端只有內置天線時。增益設為O dBi，對于多天線或多天線接頭時的情況還有待進一步研究。
以上要求對于WCDMA和TD-SCDMA是一樣的。
WCDMA終端發射機射頻指標測試的主要內容有：最大輸出功率①、支持HS-DPCCH（上行專用物理控制信道）時的最大輸出功率②、頻率誤差①、上行輸出功率動態范圍、開環功控①、內環功控①、最小輸出功率①、輸出功率的失步處理①、發射關功率①、發射開關時間模板①、傳輸格式組合改變①、上行壓縮模式下的功率設置①、HS-DPCCH②、占用帶寬、頻譜發射模板①、支持HS-DPCCH時的頻譜發射模板②、相鄰信道泄露比①、支持HS-DPCCH時的相鄰信道泄露比②、雜散發射①、發射互調①、調制質量/矢量幅度誤差①、支持HS-DPCCH信道時的矢量幅度誤差②、峰值碼域誤差③、相位不連續度④、PRACH（物理隨機接入信道）前置碼質量④。
其中標示“①”的指標表示適用于所有UTRA FDD UE；標示“②”的表示適用于R5及以后版本的支持HSDPA的所有UTRA FDD UE；標示“③”的僅適用于多碼道條件下DPDCH（專用數據物理信道）上的測量；標示“④”的僅適用于R5及以后版本的所有UTRA FDD UE。
TD-SCDMA終端發射機射頻指標測試的主要內容有：最大輸出功率（分單碼道和多碼道情況）①、頻率穩定度、上行輸出功率動態范圍①、開環功控②、閉環功控②、最小輸出功率①、發射關功率①、發射開關時間模板①、輸出功率的失步處理（連續發射時）①、射頻發射頻譜、占用帶寬①、帶外發射、頻譜發射模板②、相鄰信道泄露比①、雜散發射②、發射互調、調制質量、矢量幅度誤差①、峰值碼域誤差③。
其中標示“①”的表示適用于所有UTRA TDD UE；標示“②”的僅適用于TD-SCDMA UE；標示“③”的僅適用于多碼道傳輸條件下的TDD UE測量。
從以上對比可知，WCDMA和TD-SCDMA的大部分測試指標是相同的，但在具體的測試方法和限值要求上存在差別。從測試項目的內容上看，二者的主要差別體現在：
●WCDMA終端和TD-SCDMA終端都有4個功率等級，相同功率等級時WCDMA終端比TD-SCDMA終端允許的輸出功率要大。
●測試最大輸出功率時，WCDMA對于多碼道和單碼道的限值要求是一樣的。而TD-SCDMA在多碼道測量時其限值要求是根據單碼道時的限值和多碼道上行參考測量信道計算出來的，單碼道和多碼道時的峰均比不同會降低多碼道時的最大輸出功率值。二者對測試容限值的要求是一樣的。
●WCDMA的終端測試指標中相對TD-SCDMA增加了HS-DPCCH信道測量，HS-DPCCH是HSDPA為支持高速下行分組數據新引入的高速專用物理控制信道。
●壓縮模式下的上行功率設置和傳輸格式組合改變兩項測試指標是WCDMA測試所特有的。
●閉環功率控制分為內環功控和外環功控，TD-SCDMA中所描述的閉環功控實際上也只是指內環功控，因為射頻指標的測量主要是測試物理層的性能。內環功控是指基站根據信干比的要求來調整終端的發射功率，而外環功控是指無線網絡控制器（RNC）根據不同的業務速率請求來動態調整誤碼率或誤塊率目標，進而再通知基站調整不同的信干比要求，屬于無線資源管理（RRM）的范疇。
●測試輸出功率的失步處理時，在TD-SCDMA中終端通過監視DPCH（專用物理信道）的信號質量來決定何時開啟或關閉發射機；而WCDMA中終端通過監視DPCCH（專用物理控制信道）的信號質量來決定何時開啟或關閉發射機。這兩個過程分別在TS 25.224和TS 25.214中有詳細描述。
●對于TD-SCDMA而言，專用傳輸信道（DCH）只映射到DPCH上；對于WCDMA，DCH映射為兩種物理信道：DPDCH和DPCCH。DPDCH承載高層信息，包括用戶數據；DPCCH發送物理層控制信息。DPCCH的比特率是恒定的，DPDCH的比特率是可以逐幀改變的。
●關于調制質量的測試，WCDMA在R5及以后的版本中增加了相位不連續度和PRACH前置碼調制質量兩項指標，前者會引起過多的頻譜雜散，后者則直接影響基站能否正確解調終端重要控制信息。這兩項指標的測試對于TD-SCDMA系統也應是必要的。
●關于雜散發射中特殊頻段的額外要求，3GPP規范中給出的限值并不適合我國的實際頻率使用情況，應根據我國的實際情況加以調整。特別是TD-SCDMA的終端雜散發射附加要求，至少應考慮到我國的800 MHz的頻率使用情況。
3、接收機特性測試
關于接收機測試的預置條件要求和發射機測試是一致的，所不同的是這里衡量的是接收機自身的噪聲特性對接收質量的影響。除接收機雜散發射外，接收機特性測試統一采用下行12.2 kbit/s的參考測量信道，在監測數據環回的誤碼率（BER）達到特定要求的條件下，檢查外加信號的特性是否符合規范要求。如果沒有特殊說明，關閉下行功率控制。數據環回方式是TS 34.109中定義的測試狀態下特定的連接模式，在建立通話過程中通過信令控制終端進入環回，測量儀器通過環回比特計算BER。這方面的要求對于WCDMA和TD-SCDMA是一樣的。
WCDMA和TD-SCDMA終端接收機特性測試的指標基本一致，都包括：參考靈敏度、最大輸入電平、鄰道選擇性、阻塞特性、雜散響應、互調特性、雜散發射，并分別適用于所有UTRA FDD UE和所有UTRA TDD UE。不同的是WCDMA還要測試HS-PDSCH（高速物理下行共享信道）（16QAM）接收時的最大輸入電平。除了測試HS-PDSCH（16QAM）接收時的最大輸入電平和雜散發射兩項內容外，WCDMA的其他項目都是靠測試下行DCH上的BER來衡量的。測試TD-SCDMA終端接收機特性時還需要注意以下幾點：
●接收機的雜散發射測試，實際上是測量接收機限制或抑制到達接收機天線接頭處的發射功率的能力，需要高精度的頻譜儀來測量，也是最難得出準確結果的測試項，測量范圍是30 MHz-12.75 GHz，在一些特殊頻段有特殊的限值要求。這里同樣存在3GPP的頻帶劃分和我國實際的頻帶劃分有出入的問題，應根據我國的實際頻率分配情況制定相應的雜散限值要求。
●根據TS 34.122中測試方法的要求，接收機雜散發射測試也要根據TS 34.108第7.3.3節建立終端和系統模擬器之間的呼叫，而設備連接圖中只給出了頻譜分析儀和終端的連接顯然是不妥的。
4、接收機解調性能測試
接收機解調性能測試的目的是衡量接收機在噪聲、衰落等復雜條件下的解調質量，衡量標準是BLER（誤塊率）而不是BER。因為下行參考測量信道分為12.2 kbit/s、64 kbit/s、144 kbit/s和384 kbit/s等4種情況，解調性能更注重于基帶數據信道的解調，與單一的低速語音信道不同的是，數據信道有差錯重傳機制，BER并不能真實地反映出接收機的解調性能，而BLER可反映出無線鏈路控制（RLC）層對差錯重傳的要求。
WCDMA終端解調性能的測試項目包括：靜態傳播條件下DCH的解調性能①、多徑衰落條件下DCH的解調性能①、運動傳播條件下DCH的解調性能①、生死傳播條件（birth death propagation condition）下DCH的解調性能①、下行開環分集發射下DCH的解調性能②、下行閉環分集發射下DCH的解調性能③、下行站點選擇分集發射④、軟切換條件下DCH的解調性能①、下行功率控制②、下行壓縮模式下DCH的解調性能⑤、盲傳輸格式監測②、尋呼信道（PCH）的解調性能②、捕獲指示（AI）檢測⑥。
TD-SCDMA終端解調性能的測試項目包括：靜態傳播條件下DCH解調性能①、多徑衰落條件下DCH解調性能①、恒定DTCH目標BLER時的下行功率控制⑦。
其中，標示“①”的表示測試時用到多個參考測量信道，所使用UE必須支持所要求的多速率；標示“②”的指標表示適用于所有UTRA FDD UE；標示“③”的表示分兩種模式測試，模式1適用于所有UTRA FDD UE，模式2僅適用于R99和R4版本的UTRA FDD UE；標示“④”的表示僅適用于R99和R4版本的UTRA FDD UE；標示“⑤”的表示分4個模式測試，模式1和模式2適用于所有UTRA FDD UE，模式3和模式4僅適用于R99和R4的UTRA FDD UE；標示“⑥”的表示僅適用于R4及以后版本的UTRA FDD UE；標示“⑦”的表示僅適用于TD-SCDMA UE。
解調性能的測試也是整個射頻一致性測試中相對復雜的部分，要求模擬多種無線信道傳播環境和干擾環境。對比WCDMA和TD-SCDMA的終端解調性能測試項目可以看出，不管是從測試內容還是從測試環境要求上WCDMA終端解調性能測試都要詳細得多，主要表現在：
●多徑條件不同。TS 34.122對TD-SCDMA終端動態測試的條件只規定了3種多徑情況，而TS 34.121對WCDMA終端動態測試的條件卻規定了6種多徑信道，另外還有1種移動傳播信道和1種生死信道。
●在WCDMA協議中規定了6種發射分集方式，即空時分集（STTD）、時間切換分級（TSTD）、開環分集、閉環分集、軟切換分集和站點選擇分集，WCDMA終端射頻測試規范規定了大部分的分集情形下的解調性能測試要求，測試中都需要衰落模擬器和多個系統模擬器。而TD-SCDMA規范并沒有對其所采用的關鍵技術（如智能天線波束賦形下的接力切換等）下的解調性能做出要求。
●壓縮模式測量是指在進行異頻、異系統測量時，WCDMA終端發送無線幀時并不滿幀發送，而是采用一定措施空出一段時間，在這段空出的時間內，解碼器切換到其他頻率或制式進行測量。TD-SCDMA是時分系統，不必進行壓縮模式測量。
●盲傳輸格式檢測是指手機接收到的傳輸塊沒有包含傳輸格式說明（transport format combination identifier，TFCI）的情況下，終端必須能正確檢測出以下9種速率數據包的傳輸格式：12.2 kbit/s*、10.2 kbit/s、7.95 kbit/s*、7.4 kbit/s、6.7 kbit/s、5.9 kbit/s、5.15 kbit/s、4.75 kbit/s、1.95 kbit/s*，其中*標注的3種速率是TS 34.121中規定必須測試的。與其他測試項不同的是，盲檢測不但要測試BLER，還要測試盲檢測率（FDR）。測試FDR時，終端需要正確檢測出下行傳輸格式，解碼其數據并根據檢測的傳輸格式產生相應的TFCI比特，手機環回數據并帶循環冗余校驗，在軟交換側測試上行TFCI錯誤的個數。盲檢測需要在靜態信道和動態信道多徑環境case3兩種情況下進行測試。接收機的AI性能測試由錯誤告警概率和正確檢測概率共同決定，測試在靜態條件下進行。盲檢測和AI性能是WCDMA終端測試所特有的。
●除了DCH的解調性能外，WCDMA還測試了如PCH等其他信道的解調性能，TD-SCDMA規范中也對其他信道的測量有所考慮（如BCH（廣播信道）），但并未提出明確的測試方法和測試要求。
5、關于通用測試條件
射頻通用測試條件是指在呼叫連接建立過程中和連接建立之后，測試系統所必須遵從的物理信道功率和其他參數的設置情況，是得到準確測量結果的前提條件。
在TS 34.122中，對TD-SCDMA終端的射頻特性測試連接建立過程中涉及到的下行物理信道聲明如下：
●連接建立過程中涉及的下行物理信道包括：PSCH（基本同步信道）、PCCPCH（基本公共控制信道）、DPCH、PICH（尋呼指示信道）。
●連接建立以后發射端特性測試涉及的下行物理信道包括：DPCH、PSCH、PCCPCH、PICH、OCNS（正交信道噪聲源）。接收端特性測試涉及的下行物理信道包括：CPICH（公共導頻信道）、PCCPCH、SCH、PICH、DPCH。性能測試涉及的下行物理信道包括：CPICH、PCCPCH、SCH、PICH、DPCH、OCNS。
在TS 34.121中，對于WCDMA通用測試條件則定義得更為具體，涉及到的下行物理信道都給出了明確的功率限值，并且介紹了支持HSDPA和不支持HSDPA測試時的信道情況。
（1）不支持HSDPA的測試
連接建立過程中涉及的下行物理信道包括：?or、CPICH（CPICH_Ec/?or=-3.9 dB）、P-CCPCH（主公共控制物理信道）（P-CCPCH_Ec/?or=-8.3 dB）、SCH（SCH Ec/?or=-8.3 dB）、PICH（PICH_Ec/?or=-8.3 dB）、S-CCPCH（輔助公共控制物理信道）（S-CCPCH_Ec/?or=-5.3 dB）。
連接建立以后發射端特性測試涉及的下行物理信道包括：?or（-93 dBm/384 MHz）、CPICH（CPICH_Ec/DPCH_Ec=7 dB）、P-CCPCH（P-CCPCH_Ec/DPCH_Ec=5 dB）、SCH（SCH Ec/DPCH_Ec=5 dB）、PICH（PICH_Ec/DPCH_Ec=2 dB）、DPCH（-1033 dBm/384 MHz）。接收端特性測試涉及的下行物理信道包括：CPICH（CPICH_Ec/DPCH_Ec=7 dB）、P-CCPCH（P-CCPCH_Ec/DPCH_Ec=5 dB）、SCH（SCH_Ec/DPCH_Ec=5 dB）、PICH（PICH_Ec/DPCH_Ec=2 dB）、DPCH。接收機雜散發射測試的特殊要求為：CPICH（-86 dBm/384 MHz）、P-CCPCH（P-CCPCH_Ec/CPICH_Ec=-2 dB）、SCH（SCH_Ec/CPICH_Ec=-2 dB）、PICH（PICH_Ec/CPICH_Ec=-5 dB）、S-CCPCH（S-CCPCH_Ec/CPICH_Ec=-2 dB）。性能測試涉及的下行物理信道包括：P-CPICH（P-CPICH_Ec/?or=-10 dB）、S-CPICH（S-CPICH_Ec/?or=-10 dB）、P-CCPCH（P-CCPCH_Ec/?or=-12 dB）、SCH（SCH_Ec/?or=-12 dB）、PICH（PICH_Ec/?or=-15 dB）、DPCH、OCNS。
WCDMA測試規范中，除了上述測試要求外，還規定了對已調干擾信號相關物理信道的時間偏置和相對電平的設置、開閉環分集發射模式下的物理信道功率的設置及OCNS信號的DPCH信道化碼和相對電平的設置等，測試條件的描述相對都比較清楚。
（2）支持HSDPA的測試
支持HSDPA測試時同樣也包括呼叫建立過程和之后的各種物理信道電平設置，只是增加了某些專用HSDPA信道，而且說明了各自的測試適用條目。
除此之外，TS 34.121還給出了測試過程中支持HSDPA和不支持HSDPA兩種情況下的下行物理信道的擴頻碼配置參考方案。
從以上對比可以看出，關于通用測試條件的描述，WCDMA要比TD-SCDMA清楚得多，這會影響TD-SCDMA射頻測試的規范性和一致性。
6、關于測試不確定度和測試容限
由于測量誤差的不可避免和設備不確定度的限制，以及電壓、溫度等環境因素的影響，所以必須測試不確定度，測試不確定度是測量結果的重要組成部分。對測試不確定度的要求一般分為設備不確定度和系統不確定度，設備不確定度是用來規范構成測試設備的某些元器件的關鍵參數，而系統不確定度表示整個測試系統所產生的結果相對真值的分散程度。
由于測試不確定度的存在，導致了測試結果不可能完全和真值相同，這就產生了測試容限（TT）的概念，TT實際上降低了對測試結果的要求。影響測試的因素間的關系如圖1所示。
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表1、表2是TS 34.121、TS 34.122規范對WCDMA和TD-SCDMA關于不確定度和TT方面的要求。“★”表示要求完全明確或只有極個別項不明確；“☆”表示只有部分要求明確；“О”表示要求完全不明確。
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從以上對比可以看出，在對測試不確定度和測試容限的要求方面，兩個規范有比較大的差別，TD-SCDMA規范應加快更新的步伐。測試不確定度是建立認證級測試系統所必須明確的問題，直接關系到測試系統的準確性與權威性。
7、結束語
由于3G系統在中國的大規模商用已經指日可待，而WCDMA和TD-SCDMA無疑將會在未來的網絡中占有舉足輕重的地位，深入研究二者在技術細節和生產、測試等環節的差別和聯系，將會起到相互借鑒、取長補短的作用。WCDMA在產品、標準、商用實踐和產業鏈方面都相對成熟，通過以上對兩大體制在終端射頻一致性測試方面的對比分析發現，在3GPP的TD-SCDMA技術規范中還有許多細節亟待完善，當然3GPP的技術規范只是其成員組織認可的技術性文件，要想成為國家或地區的行業標準還有許多工作要做，希望通過類似的對比分析發現彼此的差距和問題，以便在制定行業標準的時候能夠盡可能地解決這些問題，同時也促進產業聯盟的相關企業加大研發力度，盡早實現我國移動通信產業的國產化。
----《電信科學》
工商網監
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