基本信息
- 项目名称：
- TD-LTE无线测试仪EVM指标的研究与实现
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- EVM是测试仪的重要测量指标之一，根据3GPP TS 36.101标准规定的EVM（Error Vector Magnitude，误差向量幅度）值的计算方法，本作品通过对系统的时频同步、信道估计、信道均衡等算法的优化，改善了通道滤波器的幅、相频特性、减小了非线性失真、增强了I、Q支路增益的平衡性等影响EVM指标的因素，从而提高了信号的测量精度，实现了在TD-LTE系统环境下无线链路的优化。
- 详细介绍：
- 测试是无线通信产业链中的重要一环，长期以来，测试仪器仪表始终是制约我国通信产业发展的瓶颈。本作品抓住LTE发展的良好机遇，研制出具有自主知识产权的TD-LTE无线综合测试仪表来推动我国TD-LTE的长期发展。EVM是无线测试仪中重要的测量指标之一，它用来测量参考波形和测量波形的向量差异。EVM越大说明信号受干扰越大，恢复出的信号误差越大，反之则干扰小，信号误差小。影响EVM的主要因素有时频偏移、DC直流偏置、IQ支路增益不平衡、本振移相不精确、非线性失真等。根据3GPP TS 36.101标准规定的EVM（误差向量幅度）值的计算方法，本作品实现并优化了一种基于软件平台的测量TD-LTE系统EVM指标的方法。通过对系统的时频同步、信道估计、信道均衡进行优化，从而改善了通道滤波器的幅/相频特性、减小了非线性失真、增强了I、Q支路增益的平衡性等影响EVM指标的因素，从而提高了EVM性能指标。本作品采用TD-LTE自适应信道环境的定时同步方法、TD-LTE自适应信道环境的频率同步方法、无需矩阵求逆的信道均衡方法，在设计中充分采用模块化设计、硬件电路集成化设计等先进设计使得产品不仅具有高稳定性、高集成化、一致性好、测试速度快、可扩展性好等特点，而且还有利于产品系列化，和后期标准的演进、升级和扩展，并将在统一的硬件与软件平台上实现和满足不同的测试需求，最终形成系列化测试仪器仪表。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 【设计发明的目的和基本思路】本作品采用模块化设计方法，在统一的硬件与软件平台上实现和满足不同的测试需求。根据3GPP TS 36.101标准规定的EVM（误差向量幅度）值的计算方法，本作品通过对系统的时频同步、信道估计、信道均衡进行优化，从而改善了影响EVM指标的因素，提高了信号测量精度。 【创新点与关键技术】 TD-LTE自适应信道环境的定时同步方法、TD-LTE自适应信道环境的频率同步方法、无需矩阵求逆的信道均衡方法、高性能全数字合成本振设计技术、大带宽、低延迟、高灵敏度射频接收通道设计、开放性、模块化数字调制模块设计 【技术指标】 1）物理层指标 1 多址方式：OFDM/OFDMA、SC-FDMA 2 调制解调体制：BPSK/QPSK/16QAM/64QAM,自适应编码调制 3 信道编码：咬尾比特卷积码、Turbo码 4 MIMO方案：支持传输空间分集、空分复用两种模式 5 峰值数据速率：100Mb/s(DL)、50Mb/s(UL) 6 频谱效率：下行5 b/s/Hz、上行为2.5 b/s/Hz)；支持不成对(Unpaired)的频谱分配 2）高层协议指标 1 仿真TD-LTE网络环境，包括TD-LTE无线子系统、TD-LTE核心网子系统、TD-LTE业务平台，支持各种系统信息参数的设定 2 支持HARQ技术 3 支持动态资源调度
科学性、先进性
- 本作品研制于TD-LTE系统环境下，有明显的技术优势。通过对算法进行优化，基于软件平台改善了传输链路性能，提高了EVM性能指标的测试精度，从而使数字调制质量有了更好的保证，提高了无线通信系统的质量。 本作品在设计中充分考虑采用模块化设计、硬件电路集成化设计等先进设计技术，不仅能使得产品具有高稳定性、高集成化、一致性好、测试速度快、可扩展性好等特点，而且还有利于产品系列化和后期标准的演进、升级和扩展，并将在统一的硬件与软件平台上实现和满足不同的测试需求。最终形成系列化测试仪器仪表。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 以知识产权或专利方式
作品可展示的形式
- 实物、产品，图纸，现场演示，图片，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 【技术特点和优势】本作品研制于TD-LTE系统环境下，系统具有更高的频谱效率、广域覆盖性能、服务质量（QoS）保证等技术特点。同时，本作品通过与MIMO、OFDM主流技术的有机结合，引入新型技术以显著提高系统性能。根据3GPP标准，对算法进行了优化，提高了EVM性能指标，从而使数字调制质量有了更好的保证，提高了无线通信系统的质量。 【适用范围及推广】本作品适用于众多系统设备、终端等厂家的研发、验证分析和产业化测试，支持多种信道环境的信道模拟研究与验证及终端射频指标分析与测量算法。本作品充分考虑硬件平台的通用性和软件系统的可扩展性，使其适用于LTE Advanced及4G。 【市场分析和经济效益预测】通过对测试仪EVM指标的优化，使作品的技术含量得到显著的提高，因此有助于提高市场份额的占有量，预计可以达到50%，具有很大的市场应用前景。
同类课题研究水平概述
- 近年来，国内外主要的移动通信生产厂商都开始了对LTE系统产品的开发，但是大多数测试厂商开发的产品主要用于FDD-LTE系统的设备和终端的测试，而TD-LTE领域还几乎是一片空白。思博伦、日本横河电机等正在研发FDD-LTE的测试仪表并表示将跟踪TD-LTE系统的发展。据了解Agilent，R&S等公司除了开发FDD-LTE测试仪表外，还积极参与FDD-LTE标准的制定。他们将在他们现有的矢量信号发生器、矢量信号分析仪、终端综合测试仪、基站综合测试仪等仪表上进行软件升级，以便快速推出一些系列测试仪表，保证FDD-LTE产业链的发展。在2009年国际电子生产设备贸易博览会(Productionica 2009)上，R&S公司展出了其宽带无线综合测试仪R&S CMW500在无线终端生产线信令测试模式下的新应用，该仪器可以模拟基站与终端之间的无线连接，同时进行发射机和接收机测量。在无线终端的生产过程中，每个模块的校准都是在非信令测试模式下完成的。生产线的最后一个测试工序是对终端的整体性能进行验证，这通常要使用信令测试模式。然而此无线综合测试仪支持GSM、WCDMA和LTE的信令测试，相对于非信令模式下的单纯射频测量，信令测试过程无疑需要更多的时间。但是，每一个终端将来都会置于真实的网络下接受各种环境条件的检验。尤其对那些集成有多种制式，同时使用了诸如LTE这样新技术的高端手机，制造者更需要使用信令测试来确保生产质量，降低风险。国内公司星河亮点于2009年便启动了TD-LTE测试仪表的开发，并于2010年完成样机的开发，其终端综合测试仪已经能够实现对终端的射频测试，同时也将于2011年6月推出TD-LTE无线资源管理一致性测试系统，目前，已经完成了硬件的开发，软件的开发正在进行中。 2011年1月18日，我国上海、深圳、广州、南京、厦门、杭州六城市TD-LTE规模技术试验正式启动。据中国移动相关人士表示，中国移动TD-LTE规模试验网第一个阶段基于R8版本进行建设，主要验证TD-LTE网络基本性能、关键技术、规划优化及组网技术；第二阶段升级到R9版本，测试验证异厂家互通、端到端的业务体验、LTE与2G/TD的互操作、网管、计费等功能要求，并将于年内适时发放友好用户，评估用户体验。
