TD-SCDMA终端原理 · 等元器件，硬件成本比wcdma低。 •...

TD-SCDMA终端原理

孙嘉晨

概要

TD-SCDMA终端原理TD-SCDMA终端总体概述TD-SCDMA终端硬件平台TD-SCDMA终端软件平台TD-SCDMA终端测试策略

TD-SCDMA终端总体概述

1 TD-SCDMA终端分类

2 TD-SCDMA终端优势

3 TD终端主要性能指标

4 终端的基本架构

TD-SCDMA终端分类（1）

• 按照使用形式

– 手机

– 固定台

– 数据卡

– 模块

– 测试终端

Note：手机是终端的主要形态，后面的分类就是对手机的分类

• 一种无线接入技术AMPS手机（第一代）

GSM手机（第二代）

CDMA手机（第二代）

WCDMA手机（第三代）

CDMA2000手机（第三代）

TD-SCDMA手机（第三代）

•多种接入技术自动双/多模手动双/模双/多待手机


• 按照功能区分

– 照像手机

– 音乐手机

– PDA手机

– 蓝牙手机

– ….


• 按照可扩展性区分

– 功能手机

– 智能手机


• 按照销售价格分类

– 高端手机

– 中端手机

– 低端手机

– 超低端手机


TD-SCDMA技术特点——终端制造成本低，待机时间长

• TD-SCDMA的终端射频较简单，也无须双工器等元器件，硬件成本比WCDMA低。

• 再者，TD-SCDMA的码片速率是WCDMA的三分之一，物理层处理芯片脉冲速率比WCDMA低，耗电少。因而大规模产业化后，TD-SCDMA的终端要比WCDMA的终端价格更便宜，待机时间更长，规模商用后可与2G终端的

价格相当。

在终端上优点突出

•射频开发成本和难度降低

FDD收发同时工作，收发隔离度要做得很高，器件指标很高，双工器、VCO、滤波器等价格贵。

TD－SCDMA收发分时工作，收发没有相互干扰，易实现。器

件成本也低。

•基带芯片开发成本和难度降低

FDD码片速率高，采样速率高，A/D、D/A价格贵。功耗高。

FDD信号处理需求资源大，需用硬件电路实现，纯DSP不能实

现，开发周期长，人力成本高，且升级难。

TD－SCDMA码片速率低，采样速率低，A/D、D/A价格低。

TD－SCDMA信号处理采用联合检测算法，可用DSP实现，开发

周期短，升级容易。

TD终端的主要性能指标分析（1）

• 省电能力

– 待机电流

– 通话电流

• 最大功率

• 中间功率（正常功率）

• 良好覆盖

– 不同数据业务的工作电流

– 无网络的工作电流

??为什么不用时间来衡量功耗水平？为什么不用时间来衡量功耗水平？

• 灵敏度– 标准要求： -108dBm

• SAR• 音频质量


• 业务

– 业务应用

– 编解码支持情况

• TD-SCDMA– 标准 R4/R5– 频段

– 承载能力

• 双模/多模

– 切换方式

– EDGE支持能力


• 稳定性

– 呼叫成功率

– 掉话率


• 互通性

– 基本业务

– 高层业务

– USIM


手机的基本架构

TD-SCDMA终端硬件平台

1 TD-SCDMA硬件平台开发

2 TD-SCDMA终端单模方案

3 TD-SCDMA终端双模方案

硬件平台开发阶段

参考

平台

验证平台

开发平台第一阶段

第二阶段

第三阶段

开发平台

• 开发平台– 平台软件开发

阶段的运行测试平台

– 采用模块化的设计思路

– 整个硬件平台将由母板和4个子卡构成

– 尽可能多的测试手段

验证平台

• 验证平台

– 平台软件和协议栈软件验证阶段的运行测试平台

– 布局布线上尽量考虑方便软件回归测试,验证小手机性能

– 主要硬件电路与成品手机一致

– 提供必要的软件跟踪、测试接口

参考设计

• 参考设计

– 验证平台的基础上作出的手机主板

– 软件完全回归测试

– 结合结构和ID设

计，形成一个完整的手机

– 客户能够以此进行二次开发

硬件平台信息流

SW

BF

Othello TX

Othello RX

MonacoLCR

LPF

D/A

A/D

PAAudio Code

Audio Decode

PL+AMR

ARM7

5 4

7

3

8

9

2

6

10

1

TyphoonLCR

HL+APP LCD

Camera

11

12

Downlink Uplink

TD-SCDMA单模手机方案（1）

LCR DBBLCR DBBARM7+ARM7+BlackfinBlackfin(Monaco(Monaco--LCR)LCR)

(AD6901)(AD6901)

PMUPMUABBABB

StratosLStratosL(AD6854)(AD6854)OthelloWOthelloW-- RxRx

OthelloWOthelloW--TxTxSRAMSRAMFlashFlash

EEPROMEEPROMPeripheralsPeripherals

PA PA FilterFilterSwitchSwitch

TD-SCDMA单模手机方案（2）

TDDTDD--LCRLCR

LCR DBBLCR DBB

ARM9 +DSPARM9 +DSP(OMAP 1610)(OMAP 1610)LCR LCR TTransmitterransmitter

+PA+PA

LCR LCR ReceiverReceiver SRAMSRAMFlashFlash

EEPROMEEPROMPeripheralsPeripherals

TDDTDD--LCRLCRModemModem

TDDTDD--LCRLCRABBABB

++PMUPMU

TD-SCDMA双模手机方案（1）

TDD-LCR Extension

GSM/GPRS

GSM PA

PMU

Baseband processorGSM/GPRS

3G Transmitter+PA

3G Receiver

SRAMFlash

EEPROMPeripherals

T3G

TDD-LCRmodem

TransceiverGSM/GPRS

TDD-LCR

ABB

Antenna Switch


ARM9 + 2 DSPARM9 + 2 DSP88008800

SRAMSRAM

FlashFlash

EEPROMEEPROM

PeripheralsPeripherals

GSM ABBGSM ABB

LCR ABBLCR ABB

GSM DBBGSM DBB

LCR DBBLCR DBB

PMUPMU

LCR LCR TTransmitterransmitter+PA+PA

LCR LCR ReceiverReceiver

Antenna Antenna SwitchSwitch

GSM PAGSM PA

GSM GSM TxTx++RxRx


TI OMAP V1030TI OMAP V1030ARM9ARM9

NeptuneNeptune

MaximMaximTDDTDD--LCRLCR

ABBABB1970819708TI LCR TI LCR RxRx

TRF5155TRF5155

TI LCR TI LCR TxTx +PA+PATRF 4150TRF 4150

SRAMSRAM

FlashFlash

EEPROMEEPROM

PeripheralsPeripherals

PMUPMUTWL3029TWL3029

TI GSM TI GSM TxTx++RxRxRF 6026RF 6026

SwitchSwitch

TDDTDD--LCRLCRModemModemVikingViking

TI GSM TI GSM PAPA


ABB

StratosT

BATTERY

RF

OthelloW-TX

OthelloGSW

USIM

DBB

Monaco LCR

ARM7

(TD HLS、APP、GSM HLS+L1)

BlackFin DSP

(TD L1、AMR ) Microphone

LCD

Keypad

USB

Melody

Speaker

A/D&D/A

Converter

Voice&Audio

Codec

PMU

Memory

camera

Dual Mode ABB

GSM RF

OthelloW-RX

GSM and TD I/Q Channel

TD-SCDMA终端软件平台

1 软件总体介绍

2 平台软件子系统

3 HLS软件子系统

终端软件总体介绍

UE ARM

APP main thread

OS/ThreadX Drv

HLS（若干线程）……

HLS（若干线程）HLS（若干线程）

APP（若干线程）……APP

（若干线程）APP（若干线程）

Lib

GUI GAL Libc

UE DSP L1AMR

Daemons

PSM

SysM

MTestM

终端软件线程模型

平台软件子系统

平台软件子系统（1）

AOS组件

Target Hardware

ApplicationApplication

Network

AO

S

File

API

Kernel Trace

GUI 组件

函数库由3部分组成，分别是：libminigui：提供窗口管理和图形接口的核心函数库，

也提供了大量的标准控件libmgext：libminigui的一个扩展库，提供了一些高级控件以及“文件打开” 对话框等libvcongui：提供了一个应用可用的虚拟控制台窗口，从而可以方便在MiniGUI环境中运行字符界面的应用程序


FrameWork 组件

Profile(MMI/APP FrameworkDemo)

Classical Applicaions(Phone/CallRcord/PhoneBook/SMS…)

Libraries(MMI/APP FrameworkLibraries)


Service capability组件

DeviceManager

HLS

Service Capability

CS Call SMS

NetworkService PDP

Phonebook General

ITCAMT mode1

AT Interface

AOSNET

MMI/APP


设备管理组件


驱动模型

Peripheral Access Lib(PAL)

Driver Abstract Layer(DAL)

Driver Layer

Manager Layer

驱动模型提供：驱动模块注册（中断向量、设备）和驱动模型API到具体驱动API的映射。抽象接口主要提供以下函数接口，init，exit，open，close，read，write，control。


平台软件上电初始化


HLS软件子系统（1）

协议栈在终端中的位置

Hardware Ref. Design

TD-SCDMA终端平台

BSP、Drivers

AOS

DeviceManagers

Local APPEnablers

MobileEnablers

DataServicesEnables

GUI

Platform API MMI Framework

APP/MMI

MeCo

• 物理层接口

• MMI/APP接口

• AMR CODEC接口

• USIM/NVRAM接口

• 外挂工具接口

• 其它驱动/OS接口

High LayerProtocol Stack

(MeCo)

USIM/SIM

NVRAM

MMI/APP/AMR Codec

TT

PTAS

FGS

Physics Layer

UE Platform

HLS外部接口


HLS软件子系统（3）双模协议栈架构


MUX

MMA

L1 Controller

协议接口层模块

TD-SCDMA终端测试策略

1 终端测试关注点

2 一致性测试

3 室内测试

4 外场测试

终端测试的主要关注点

• 终端的业务，功能和性能（包括外场性能）是终端测试的主要关注点，也是移动终端开放实验室工作主要涉及的方面。



2 一致性测试

3 室内测试

4 外场测试

一致性测试

• 一致性测试主要考量终端在某些特殊场景下的表现是否一致，是否符合协议要求– 协议一致性：主要依据3GPP TS 34.123-1的测试用例进行测试，测试环境的介绍以及消息格式定义等的支持文件为3GPP TS 34.108。

– 射频一致性：主要依据3GPP TS 34.122的测试用例进行测试，测试环境和环回模式的说明等的支持文件为3GPP TS 34.109。

– RRM一致性：有时把此类归在射频一致性里，依据文件同上。

– USIM-ME接口一致性：主要依据文件为3GPP TS 31.120和31.121。

一致性测试主要在模拟网络环境中进行



2 一致性测试

3 室内测试

4 外场测试

室内测试

• 室内测试通常利用真实的网络环境，对终端的各种业务功能进行测试。

• 终端一般采用cable的方式与网络相

连。

室内环境示意图

Node B

Node B

RNC

V(G)MSC/VLR

SGSN

HLR

Internet

PSTN

GGSN

Iu 接口 Iub 接口

UE

Uu接口

室内测试的主要内容

MMI基本功能测试PLMN选择与重选（自动，手动）小区选择和重选系统消息的接收（各种状态下）安全模式控制：鉴权，信令完整性保护，加密／解密功率控制：上行闭环／开环功控测量：同频／异频测量，UE内部测量，周期性／事件触发的测量报告的上报切换：同频／异频切换，系统间切换，接力切换等电路域移动性管理：IMSI附着／去附着，位置更新（周期性或正常），MM连接管理，呼叫控制（与电话相关）等分组域移动性管理：GPRS附着／去附着，路由更新（周期性或正常）会话管理（主要是PDP激活，修改去激活，二次激活），PS呼叫电路域和分组域业务的测试



2 一致性测试

3 室内测试

4 外场测试

外场测试

• Q：既然已经进行了一致性测试和室内测试，那

么终端的功能大部分都已经实现了，为什么还要进行外场真实环境测试呢？

• A：因为在前面的测试中，终端测试通常是使用

射频线与基站相连，这样的测试结果只起到业务功能验证的作用，并不能保证终端移动性能的好坏。因此需要外场测试来证明UE是否具有商用终

端应该达到的性能指标。虽然信道模拟器可以模拟一定的衰落信道场景，但在外场环境中无线链路的多经、衰落特性以及多小区的场景是室内环境所无法完全模拟的。

外场测试的定位手段

• 为了在测试中定位问题，一般有两种办法：网络端采取在特定的接口处连接测试仪表进行信令监测，UE侧则可以连接

跟踪工具，记录下终端内部各模块间原语的交互，以此帮助定位问题。较为成熟的UE跟踪工具有一定的信令解析能

力，可以跟踪、回放空口信令的交互过程。

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