原创 物理层调试系列二

曾经三年前，完成GSM/GPRS的物理层系统调试后，简短写过一篇博文。其中，关于物理层调试总结了三点：

1.时间的同步：下行同步是基础，上行同步，比特同步，帧同步到复帧同步时隙同步，睡眠的长时间同步，不同小区的时间同步等；

2.频率的同步：接收频率同步，发射频率同步，多普勒频移，温度的漂移等；

3.功率的调整：调整的步长，调整的速度，动态范围等。

到如今，在LTE的系统调试上又破费了一些功夫。细想想，物理层调试基本上还是这样三点。不过，我们需要一些系统的方法去对这三点存在的问题进行分析定位。

1. 与信号发生器的调试。用信号发生器，例如安捷伦的，产生你所需要的系统的信号，周而复始，然后通过射频电缆跟目标板连接。这样调试，能基本调试通过下行链路的各个环节的算法正确，各个环节的通信正确，调度也是正确的。当然，这个环节，还可以确认每个算法在目标板上实际运行所需要的运算量以及占用的内存空间大小等等指标。
2. 与信号分析仪的调试。跟上一个环节类似，但是是针对上行链路的调试。目标板周而复始生成指定参数的信号波形，信号分析仪接收并进行基本同步和解调的分析，确定信号的带宽和符号级的处理是否正确。及时这个步骤正确地看到星座图，并不能说明上行链路完全正确了。因为比特级的crc验证其实还未做。
3. 与协议分析仪的调试。这个环节不仅仅是综合了上述两个环节，更多的是他对整个协议栈的流程也进行了初步验证。他可以让目标板跟协议分析仪连续工作就如同目标板连接进入了实际的网络一样。但他还是很有局限性。就如最前面所说的三点，时间，频率和功率，协议分析仪的冗余度都很大。所以，你的目标代码在这些地方的处理不合适的话，协议分析仪可能还是可以正常的工作的。于是，你可以看到很好的流程跑起来的结果，但并不证明你的代码可以用了。
4. 于是可以开始进行现场调试了。这里，就是真正地通过无线的空间跟实际基站调试的过程了，在上述的几个跟仪器都已经调试等很好的条件下之后。困难出来了，mib可能收不到了，sib可能收不全了，prach可能上不去了，rar可能没反应了，哈~~~ 一步步都调过来了，ping还是不通…问题咋就这么多呢？ 好吧，同学们，这才是真正调试工作开始了。祝贺你，晋级成功，开始第二关了。
5. mib收不到是吧，那么还是可以用示波器，加在目标板的ADC的A端。看看当你目标代码开始进行扫频，调整AGC，开始计算mib的这个过程中，A端都是什么信号。忽大忽小，还是很大溢出，还是太小啥也没有？啥也没有，拜托检查一下频点是否设置对了。基站在2.6G，你在2.5G上使劲，那是没用的。忽大忽小，就是不合适，拜托检查AGC的调整过程，是否调整对了。接收的功率计算是否计算对了。功率大了，gain就往小了调，反之亦然，但是也别调过了。调过了，就振荡了，不是吗？信号大小合适了，那么根据你找到的主同步信号和辅同步信号，你需要进行接收时间窗的调试哟。别算错了，一定要让mib的信号能够按照你计算的时间点进入到你的接收窗口。如果没进来，这里可以dump出mib的数据波形来看看。一切都就绪了，那肯定能收到了。如果还收不到，那就没道理了，自己再想辙吧，就这些地方可能有问题。否则就是更加弱智的错误了。
6. sib的接收稍微讲究一点点。因为sib有调度周期。这些都是协议上规定好的内容。好好读协议，好好按照协议来实现就好了。理解的偏差就可能导致错误。且先收sib1，再收其他sib。协议这样规定，自有他的道理，你要不遵循规则，你调试起来就会比别人费劲一点点。为什么？其实都是血的教训。Sib1里告诉你基站的上下行配置，告诉你其他sib的调度周期，Sib1的调度是固定的帧号和子帧号。这就是答案了。
7. prach上不去吗？当然，前面sib都接受完全了，下行基本放心了。Prach是第一个上行，于是遇到问题太正常不过了。如果prach的波形数据本身，你通过算法验证阶段已经验证好了，通过信号分析仪阶段也已经对过星座图了，那么说明数据本身问题不大了。还是说加示波器看看吧。加在目标板的DAC的A端。眼睛瞪大大的，用两个探头同时抓取接收的信号和发射的信号来看哟！这样可以看到的信息比较多。首先prach的波形，是否直接跟你用matlab画出来看到的类似呢？要完全不像，那就奇怪了。你在目标板上跑程序是，程序发出的数据波形是matlab画的那段吗，地址是否搞错了？长得像的话，那就没问题了。幅度是不是太小了。这个是有可能的，数据本身幅度如果太小，要考虑基站收到时功率会太小而检测不到。幅度也合适，那么在基带数字域这个环节，还需要重点对比的就是接收的同步点和发射的同步点是否能对上了。如果同步点不对，那么prach会落到基站搜索窗的外面，基站是无法找到prach信号的。这个地方，查看波形，需要放大到很大，精确到us的级别。按照协议的规定来分析，发射的标准起点应该比接收的标准起点提前20us，那你看到的波形一定得是提前的，不能延后，哪怕1us，基站可能都收不到。看看，这些内容，最前面的三台仪器都是可以包容你的错误的，但是商用的基站是不会的。基站要考虑的是所有用户，大家都得按照协议来走，否则基站也没法工作了不是。
8. 上行能通一个步骤，其他的步骤相对来说就好调多了。但你必须关注，功率，时间和频率这三个环节。不要一次调得太猛，调过了；也不要出现调整的很异常的值，例如时间只能往前调，不可能往后调，往后调就跟接收时隙混了，如果出现往后调，必定是程序出问题了。多看看数据和波形，后续的调试还有很多内容，整个系统能稳定可是不简单的事情。
9. 今天先写到这里吧，后续内容待定……