專利名稱：Td-lte系統(tǒng)空中接口信號分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及TD-LTE系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置。
背景技術(shù)：
無線接口是指終端和接入網(wǎng)之間的接口，簡稱為空中接口。LTE系統(tǒng)中，空中接口是終端和基站之間的接口，用于建立、重配置和釋放各種無線承載業(yè)務(wù)。另外，LTE系統(tǒng)設(shè)計時為了減少延遲、提高系統(tǒng)效率，系統(tǒng)沒有采用中心控制節(jié)點，缺少中心控制節(jié)點的一個后果就是，如果外場測試出現(xiàn)問題時，很難分析出問題的原因，空中接口測試的重要性隨之提升，成為LTE系統(tǒng)測試的重要手段?！鹘y(tǒng)路測儀對于空中接口數(shù)據(jù)的解析，僅能提供信令流、信令參數(shù)是否正常等功能，底層的解析全部交由IC芯片來處理，IC芯片會根據(jù)3GPP協(xié)議自動丟棄異常數(shù)據(jù)而不傳遞到高層，因此無法對物理層、MAC層發(fā)生的錯誤進行詳細分析。TD-LTE建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備都不夠成熟完善，并且空間無線環(huán)境復(fù)雜等因素的影響，多家TD-LTE終端、系統(tǒng)之間互聯(lián)互通測試、規(guī)模實驗網(wǎng)測試中必然會出現(xiàn)大量問題，包含物理層、MAC層、高層等問題。對于路測設(shè)備來說，僅僅依靠信令來進行網(wǎng)絡(luò)測試和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化很難解決上述問題，有時能在RRC層看到問題，但也必須通過分析物理層及MAC層的數(shù)據(jù)，找到問題出現(xiàn)的深層次原因，這樣才能精確定位故障，提高網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備的穩(wěn)定性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)大動態(tài)范圍、高精度、多頻點的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，包括用于接收空間TD-LTE信號的天線單元，天線單元與射頻單元無線射頻通訊，第一、二本振單元輸出本振信號至射頻單元，射頻單元的輸出端與中頻單元的輸入端相連，中頻單元的輸出端通過傳輸單元與控制器的輸入端相連，控制器通過信號分層解析單元與用于顯示解析結(jié)果的顯示單元相連。由上述技術(shù)方案可知，本實用新型通過前端射頻單元控制輸入的TD-LTE信號的功率大小，提升TD-LTE信號最大輸入信號能力，使之在20MHz信號帶寬下最大輸入信號+30dBm ;通過中頻單元，提升TD-LTE信號的輸入動態(tài)范圍，使之在20MHz信號帶寬下輸入動態(tài)范圍125dB，進行并行處理，可達到多個頻點的TD-LTE空口信號分析功能，通過TD-LTE信號上下行分開處理的方法，可提升TD-LTE空口信號分析的精度；解析結(jié)果輸出滿足3GPP協(xié)議對TD-LTE系統(tǒng)和終端的物理層、協(xié)議棧的要求。

圖I是本實用新型的系統(tǒng)原理圖；[0008]圖2是本實用新型的TD-LTE物理層幀結(jié)構(gòu)；圖3是本實用新型的TD-LTE層一到層三的解析圖。
具體實施方式
一種TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，包括用于接收空間TD-LTE信號的天線單元1，天線單元I與射頻單元2無線射頻通訊，第一、二本振單元3、4輸出本振信號至射頻單元2，射頻單元2的輸出端與中頻單元5的輸入端相連，中頻單元5的輸出端通過傳輸單元6與控制器的輸入端相連，控制器通過信號分層解析單元9與用于顯示解析結(jié)果的顯示單元10相連。所述的控制器采用工業(yè)控制板7，工業(yè)控制板7的輸出端與存儲單元8相連，如圖I所示。所述的第一本振單元3由一個小數(shù)環(huán)構(gòu)成，外部控制信號先通過同步控制模塊將本振輸出信號頻率轉(zhuǎn)換成分頻比，以控制小數(shù)分頻模塊將VCO輸出信號頻率理論分頻到IOMHz，與參考IOMHz在鑒相器中鑒相，鑒相電壓同積分器控制VCO輸出，最終VCO信號 輸出頻率達到預(yù)期目標(biāo)，此時VCO信號輸出信號為第一本振單元3信號輸出；所述的第二本振單元4由一個整數(shù)環(huán)構(gòu)成，整數(shù)分頻模塊將VCO輸出信號頻率理論分頻到10MHz，與參考IOMHz在鑒相器中鑒相，鑒相電壓同積分器控制VCO輸出，最終VCO信號輸出頻率達到預(yù)期目標(biāo)，此時VCO信號輸出信號為第二本振單兀4信號輸出。如圖I所示，所述的射頻單元2包括衰減器2a，其輸入端接收天線單元I發(fā)送的無線射頻信號，其輸出端與濾波器Fl的輸入端相連，濾波器Fl的輸出端、第一本振單元3的輸出端均與混頻器Ml的輸入端相連，混頻器Ml的輸出端與濾波器F2的輸入端相連，濾波器F2的輸出端與放大器Al的輸入端相連,放大器Al的輸出端、第二本振單兀4的輸出端均與混頻器M2的輸入端相連，混頻器M2的輸出端與濾波器F3的輸入端相連，濾波器F3的輸出端與放大器A2的輸入端相連,放大器A2的輸出端與限幅器的輸入端相連,限幅器的輸出端與中頻單元5的輸入端相連。濾波器Fl的截止頻率為3GHz，濾波器F2的截止頻率為846. 4MHz，濾波器F3的截止頻率為153. 6MHz。如圖I所示,所述的中頻單元5包括自動幅度控制單元5a,其信號輸入端與射頻單兀2的信號輸出端相連,其信號輸出端分別與濾波器F4、F5的輸入端相連,濾波器F4的輸出端與第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連,濾波器F5的輸出端與第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端均與多頻點并行處理單元5b的輸入端相連，多頻點并行處理單元5b的輸出端與傳輸單元6的輸入端相連。濾波器F4的截止頻率為153. 6MHz，濾波器F5的截止頻率為153. 6MHz。多頻點并行處理單元5b根據(jù)TD-LTE小區(qū)配置和測試需求對多個頻點TD-LTE信號分析，先對多個數(shù)字下變頻并行處理，再將對數(shù)字下變頻后信號進行數(shù)字濾波，完成多頻點通信信號提取處理，最后進行并串轉(zhuǎn)換，通過SRIO串行快速總線接口總線送給傳輸單元6。另外數(shù)字濾波后信號通過多頻點并行處理單元5b的功率計算單元計算采集的TD-LTE上下行信號的功率，如果多頻點并行處理單元5b計算的功率值小于_60dBm，多頻點并行處理單元5b的數(shù)字幅度控制模塊將控制自動幅度控制單元5a的中頻衰減器為OdB ；如果多頻點并行處理單元5b計算的功率值大于-60dBm，每增加ldB，控制自動幅度控制單元5a的中頻衰減量增加IdB,即計算的功率值等于_60dBm,控制自動幅度控制單元5a的中頻衰減器為OdB ;計算的功率值等于_59dBm，控制自動幅度控制單元5a的中頻衰減器為IdB ;計算的功率值等于_58dBm，控制自動幅度控制單元5a的中頻衰減器為2dB ;以此類推，計算的功率值等于_20dBm,控制自動幅度控制單元5a的中頻衰減器為40dB,實現(xiàn)信號采集時信號功率幅度自動控制。如圖I所示，所述的傳輸單元6包括第一、二 DDR存儲器，第一、二 DDR存儲器的輸入端與中頻單兀5的輸出端相連,第一、二 DDR存儲器的輸出端與控制器的輸入端相連。所述的存儲單元8采用磁盤陣列，工業(yè)控制板7的輸出端通過SAT3. O總線與存儲單元8相連。所述的第一本振單元3輸出的本振信號的頻率為2646. 4MHz 3646. 4MHz，第二本振單元4輸出的本振信號的頻率為IGHz。圖2是本實用新型的TD-LTE物理層幀結(jié)構(gòu)，IOms的無線幀包含兩個半幀，長度各為5ms (153600XTs),每個半幀包含5個子幀，長度為30720XTs=lms。 圖3是本實用新型的TD-LTE層一到層三的解析圖，空中接口協(xié)議部分主要由物理層(層一)、數(shù)據(jù)鏈路層(層二)和RRC協(xié)議模塊(層三)組成。物理層提供物理介質(zhì)中比特流傳輸所需的所有功能；數(shù)據(jù)鏈路層包含MAC、RLC和H)CP 3個子層；RRC協(xié)議模塊功能主要包括系統(tǒng)信息廣播、尋呼、RRC連接建立/維護/釋放等。以下結(jié)合圖I對本實用新型作進一步的說明。根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在我國TD-LTE信號工作頻段要求為2300 2400MHz、2570 2620MHz，本實用新型裝置工作頻段能力為1800MHz 2800MHz，覆蓋TD-LTE信號工作頻段，滿足TD-LTE信號空口接收要求，從而從空中接收TD-LTE信號，分析TD-LTE信號各層信息，查找系統(tǒng)問題。本實用新型在工作時，通過天線單元I從空間接收TD-LTE信號，信號送給射頻單元2 ；TD-LTE信號進入射頻單元2，先進入衰減器2a，衰減器2a的范圍為O 50dB，信號為+30dBm +20dBm時，衰減器2a衰減量為50dB，信號為+20dBm +IOdBm時，衰減器2a衰減量為40dB，信號為+IOdBm +OdBm時，衰減器2a衰減量為30dB，信號為+OdBm -IOdBm時，衰減器2a衰減量為20dB，信號為-IOdBm _20dBm時，衰減器2a衰減量為IOdB,信號小于_20dBm時，衰減器2a衰減量為OdB，使得進入后級處理信號不超過-20dBm ；然后進入濾波器Fl濾波，降低外界干擾，提升信號純度；濾波后信號通過混頻器Ml與第一本振單元3輸出的本振信號混頻，混頻調(diào)諧方程為L01-RF=846. 4MHz，其中，LOl為2646. 4MHz 3646. 4MHz的高性能第一本振信號，RF為濾波后的TD-LTE射頻信號，混頻后產(chǎn)生846. 4MHz第一中頻信號；通過濾波器F2對846. 4MHz的TD-LTE中頻信號進行再次濾波，消除混頻帶來的其它不需要的混頻產(chǎn)物；濾波后的信號經(jīng)過放大器Al再放大，提高信號增益，消除前級混頻差損；放大后的TD-LTE信號通過混頻器M2與第二本振單元4輸出的本振信號混頻，產(chǎn)生153. 6MHz的中頻信號；對153. 6MHz的TD-LTE中頻信號通過濾波器F3進行濾波，在通過放大器A2進行放大，再通過限幅器，限幅器能夠防止外界信號突變而導(dǎo)致的中頻信號過大而溢出，信號最后輸出至中頻單元5 ;中頻單元5分兩路對TD-LTE上下行信號分別處理；在中頻單元5中，先經(jīng)過自動幅度控制單元5a，再通過第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D采集，將模擬信號數(shù)字化；信號數(shù)字化后，根據(jù)小區(qū)配置和測試需求，多頻點并行處理單元5b可對6個頻點TD-LTE信號分析，進行6個數(shù)字下變頻并行處理，完成多頻點通信信號提取處理；數(shù)字下變頻后數(shù)字濾波，先計算采集的TD-LTE上下行信號的功率，如果計算的功率值小于_60dBm，將控制中頻衰減器為OdB ;如果計算的功率值大于_60dBm，每增加ldB，控制中頻衰減量增加ldB。也就是說，計算的功率值等于_60dBm，控制中頻衰減器為OdB ;計算的功率值等于_59dBm，控制中頻衰減器為IdB ;計算的功率值等于_58dBm，控制中頻衰減器為2dB ;以此類推，計算的功率值等于-20dBm，控制中頻衰減器為40dB。中頻單元5實現(xiàn)信號采集時信號功率幅度自動控制，提升信號采集精度，同時將濾波后的信號通過SRIO(串行快速總線接口)總線送給傳輸模塊；傳輸單元6先將信號數(shù)據(jù)存儲到第一、二 DDR存儲器中，即先將信號數(shù)據(jù)存入第一DDR存儲器中，存滿后，再信號數(shù)據(jù)存入第二 DDR存儲器中，同時通過PCIe數(shù)據(jù)總線DMA傳輸方式將第一 DDR存儲器中存儲的數(shù)據(jù)傳輸給工業(yè)控制板7 ;等到第二 DDR存儲器存滿后，再將信號數(shù)據(jù)存入第一 DDR存儲器中，同時通過PCIe DMA方式將第二 DDR存儲器中存儲的 數(shù)據(jù)傳輸給工業(yè)控制板7 ;以此類推，乒乓切換將采集數(shù)據(jù)傳輸給工業(yè)控制板7 ；工業(yè)控制板7再通過SAT3. O總線將數(shù)據(jù)存儲到磁盤陣列；信號數(shù)據(jù)再通過信號分層解析單元9對TD-LTE信號的PHY、MAC、RLC、PDCP, RRC和NAS控制面協(xié)議棧和PHY、MAC、RLC> PDCP> IP、Application用戶面協(xié)議棧進行解析；將解析結(jié)果送給顯示單元10,進行列表顯不O本實用新型通過前端衰減器2a控制輸入的TD-LTE信號的功率大小，提升TD-LTE信號最大輸入信號能力，使之在20MHz信號帶寬下最大輸入信號+30 dBm ;通過自動幅度控制單元5a，提升TD-LTE信號的輸入動態(tài)范圍，使之在20MHz信號帶寬下輸入動態(tài)范圍125dB(即+30 dBm -95dBm);通過多個數(shù)字下變頻模塊并行處理，可達到多個頻點的TD-LTE空口信號分析功能；通過TD-LTE信號上下行分開處理的方法，可提升TD-LTE空口信號分析的精度；通過SAT3. O總線磁盤陣列方式實現(xiàn)采集信號的海量實時存儲；解析結(jié)果輸出滿足3GPP協(xié)議對TD-LTE系統(tǒng)和終端的物理層、協(xié)議棧的要求。綜上所述，本實用新型前端射頻設(shè)計采用寬帶信號混頻原理，不區(qū)分輸入信號的類型，依靠后端數(shù)字下變頻處理，實現(xiàn)TD-LTE信號多頻點分析，因此，該電路只需改變控制參數(shù)，就實現(xiàn)其他通信標(biāo)準(zhǔn)信號的多頻點解析，具有較強的通用性；可以快速、并行、實時地對多頻點的TD-LTE信號進行PHY、MAC、RLC、PDCP, RRC和NAS控制面協(xié)議棧和PHY、MAC、RLC、roCP、IP、Application用戶面協(xié)議棧進行解析，同時上下行獨立處理，可以滿足實際外場復(fù)雜環(huán)境的測試需求。
權(quán)利要求1.一種TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于包括用于接收空間TD-LTE信號的天線單元(1)，天線單元(I)與射頻單元(2)無線射頻通訊，第一、二本振單元(3、4)輸出本振信號至射頻單元(2)，射頻單元(2)的輸出端與中頻單元(5)的輸入端相連，中頻單元(5)的輸出端通過傳輸單元(6)與控制器的輸入端相連，控制器通過信號分層解析單元(9)與用于顯示解析結(jié)果的顯示單元(10)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于所述的控制器采用工業(yè)控制板(7 )，工業(yè)控制板(7 )的輸出端與存儲單元(8 )相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于所述的射頻單元(2)包括衰減器(2a)，其輸入端接收天線單元(I)發(fā)送的無線射頻信號，其輸出端與濾波器Fl的輸入端相連，濾波器Fl的輸出端、第一本振單元(3)的輸出端均與混頻器Ml的輸入端相連，混頻器Ml的輸出端與濾波器F2的輸入端相連，濾波器F2的輸出端與放大器 Al的輸入端相連，放大器Al的輸出端、第二本振單元(4)的輸出端均與混頻器M2的輸入端相連，混頻器M2的輸出端與濾波器F3的輸入端相連,濾波器F3的輸出端與放大器A2的輸入端相連，放大器A2的輸出端與限幅器的輸入端相連，限幅器的輸出端與中頻單元(5)的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于所述的中頻單元(5)包括自動幅度控制單元(5a)，其信號輸入端與射頻單元(2)的信號輸出端相連，其信號輸出端分別與濾波器F4、F5的輸入端相連,濾波器F4的輸出端與第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，濾波器F5的輸出端與第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連,第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端均與多頻點并行處理單元(5b)的輸入端相連，多頻點并行處理單元(5b)的輸出端與傳輸單兀(6)的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于所述的傳輸單兀(6)包括第一、二 DDR存儲器,第一、二 DDR存儲器的輸入端與中頻單兀(5)的輸出端相連，第一、二 DDR存儲器的輸出端與控制器的輸入端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于所述的存儲單元(8 )采用磁盤陣列，工業(yè)控制板(7 )的輸出端通過SAT3. O總線與存儲單元(8 )相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，其特征在于所述的第一本振單元(3)輸出的本振信號的頻率為2646. 4MHz 3646. 4MHz，第二本振單元(4)輸出的本振信號的頻率為IGHz。
專利摘要本實用新型涉及一種TD-LTE系統(tǒng)空中接口信號分析裝置，包括天線單元，天線單元與射頻單元無線射頻通訊，第一、二本振單元輸出本振信號至射頻單元，射頻單元的輸出端與中頻單元的輸入端相連，中頻單元的輸出端通過傳輸單元與控制器的輸入端相連，控制器通過信號分層解析單元與用于顯示解析結(jié)果的顯示單元相連。本實用新型通過射頻單元控制輸入的TD-LTE信號的功率大小，提升TD-LTE信號最大輸入信號能力；通過中頻單元，提升TD-LTE信號的輸入動態(tài)范圍，進行并行處理，可達到多個頻點的TD-LTE空口信號分析功能，通過TD-LTE信號上下行分開處理的方法，可提升TD-LTE空口信號分析的精度。
文檔編號H04W24/08GK202652539SQ20122026981
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月9日
發(fā)明者凌云志 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所