电子收费系统ETC原理,标准和测试解决方案（可编辑） .doc

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1、电子收费系统ETC原理,标准和测试解决方案 电子收费系统 ETC原理, 标准和测试解决方案0 引言随着国民经济和信息技术的快速发展,交通运输领域也在发生技术革新和进步,智能运输系统 Intelligent Transportation System ,ITS 就是将信息技术综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造,加强了车辆、道路和使用者之间的联系,从而形成一种定时、准确、高效的新型综合运输系统。电子收费系统 Electronic Toll Collection ,ETC 是智能运输系统的重要组成部分,可以极大改善道路通过能力,提高公路服务水平。ETC 系统从 1996 年就开始引入中国,199

2、6 年初,广东省路路通公司在广东进行了 ETC 的工程试验,。1996 年底,北京首都高速公路发展公司在首都机场高速路进行了不停车收费试验,随后北京,广东和江苏等地的 ETC 系统陆续开通运营,初期主要使用国外设备,标准不一致,技术不兼容。交通部公路科学研究所和相关行业单位致力于 ETC 中国标准的研究和制定工作,于 2007 年经由国标委发布了正式的 GB/T 20851 系列标准并正式实施,安捷伦公司多年来积极参与协助 ETC 中国标准的研究和测试工作,并研发了中国第一套符合中国 ETC 国标的射频一致性测试系统,为中国 ETC 事业贡献了一份力量。本文将简要介绍中国 ETC 国标,ETC

3、 设备测试要求和相应的测试解决方案。1 ETC 系统原理和国标介绍上图是 ETC 系统的整体架构,包括物理层,数据链1.1. ETC 工作原理路层和应用层。物理层实现无线通信信号的发射和接收。数据链路层包含 MAC 子层和 LLC 子层。MAC 子层实现 RSU 对 OBU 的识别和访问控制。ETC 的 MAC 地址分为广播 MAC 地址和专用 MAC 地址,广播 MAC 地址为 32 位全“1 ”比特,用于 RSU 传送公共信息给所有 OBU ,专用MAC 地址为 32 位非全“1 ”比特,用于 RSU 与 OBU 进行点对点通信。MAC 层功能通过 1 个字节的 MAC 控制字实现,可以指

4、示发送的数据帧是上行链路还是下行链路b7 ,D/U ,是否存在有效载菏 LPDU b6 ,L ,数据性质是命令还是响应 b5 ,C/R ,是广播信息还是建立专用链路 b4 ,Q 。LLC 子层实现协议数据单元 PDU 的传送和接ETC 系统的简要示意图收,差错控制与差错恢复等。LLC 子层有 2 种控制方式,即不确认无连接方式和确认无连接方式,前者用于广上图是 ETC 系统的简要示意图,ETC 系统是通过安装播公共信息,后者用于 RSU 与 OBU 进行点对点通信。应于车辆上的车载单元 On Board Unit ,OBU 和安装在收费用层包含 B-KE ,I-KE 和 T-KE 实体,B-K

5、E 实现公共信息广站车道上的路边单元 Road Side Unit ,RSU 之间进行无线播,I-KE 实现 RSU 与 OBU 的通信初始化,T-KE 实现 RSU 与通信和信息交换,整个系统主要由 RSU 和 OBU 设备、中OBU 之间的数据交换,例如各种交易流程。心管理系统和其他辅助设施组成。OBU 中存有车辆的识别信息,一般安装于车辆前面的挡风玻璃上,中国标准ETC 的初始化流程:的 OBU 采用双片式结构,OBU 硬件完成无线通信功能, RSU 不断发送携带唤醒信号的 BST 信号,唤醒信号由 涉及电子支付的功能由智能 IC 卡实现,RSU 安装于收费15-17 个周期 14 KH

6、z 方波构成站,中心管理系统有大型数据库,存储大量注册车辆和用户的信息。当车辆通过收费站口时,RSU 发出询问信 OBU 被唤醒,加电工作号,OBU 做出响应,并进行双向通信和数据交换,中心 OBU 接收到 BST 信号,向 RSU 发送 VST 信号管理系统获取车辆识别信息,根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作,如计算机收费管理系统从该车的预付款项账户中扣除此次应交的过路费,或送出指令给其它辅助设施工作,例如违章车辆摄像系统,自动控制栏杆或其它设施。1.2. ETC 国标的协议架构RSU 和 OBU 的初始化流程ETC 系统的整体架构2ETC 的典型交易流程 以常用的储值交易流程为例 下

7、行链路参数1 载波频率 5.830 GHz 、5.840 GHz RSU 与 OBU 首先通过 BST/VST 正常完成初始化2 占用带宽 5 MHz 通过 OBU 的 MAC 地址建立点对点通信-63 频率容限 10 x 10 RSU 读取 OBU 的车辆信息4 E.I.R.P + 33 dBm5 杂散发射 RSU 将获取的信息传送给车道计算机验证信息合法性6 邻道泄露功率比 -30 dB RSU 从 OBU 的 IC 卡获取信息,例如入口信息,并传送 水平面 38天线半功率给车道计算机7波瓣宽度垂直面 45 车道计算机计算费额,从 OBU 的 IC 卡中扣除费额8 天线极化 右旋圆极化最大

8、增益方向 RSUT 15 dB 车道计算机形成交易记录,通过 RSU 写入 OBU9 XPD-30 dB 区域 RSUT 10 dB 交易完成,OBU 回到睡眠状态10 调制方式 ASK11 调制系数 调制系数: 0.50.91.3. ETC 物理层和射频特性12 编码方式 FMOGB/T 20851 ETC 国标对于 RSU 和 OBU 的主要13 位速率 256 kbps技术要求如下表所示,ETC 标准采用的工作频段是-614 位时钟精度 100 x 1057255850 MHz ,下行链路表示 RSU 发射和 OBU 接收,使15 OBU 唤醒时间 5ms用 58305840 MHz ,

9、上行链路表示 OBU 发射和 RSU 接收,16 OBU 唤醒灵敏度 -40 dBm使用 57905800 MHz ,采用 ASK 调制方式 A 类 ,调制深17 OBU 接收灵敏度 -50 dBm度 0.5-0.9 ,FM0 编码 A 类 ,下行链路位速率为 256 Kbps ,18 OBU 接收带宽 5.825 GHz5.845 GHz上行链路位速率为 512 Kbps ,RSU 发射功率 等效全向辐-619 BER 10 x 10 以内射功率 EIRP 不超过 33 dBm ,OBU 发射功率 等效全向辐射功率 EIRP 不超过 10 dBm 。上行链路参数1 载波频率 5.790 GH

10、z 、5.800 GHz2 占用带宽 5 MHz-63 频率容限 100 x 104 E.I.R.P + 33 dBm5 杂散发射6 邻道泄露功率比 -30 dB7 天线半功率波瓣宽度 708 天线极化 线极化或右旋圆极化最大增益方向 RSUT 15 dB9 XPD-30 dB 区域 RSUT 10 dB10 调制方式 ASK11 调制系数 0.50.912 编码方式 FMO13 位速率 512 kbps-314 位时钟精度 1 x 1015 RSU 接收灵敏度 -70 dBm16 RSU 接收带宽 f0 5 MHz-617 BER 以内10 x 1032 ETC 设备的射频测试要求按照 ET

11、C 国标 GB/T 20851 系列标准,ETC 设备的整体测试要求主要分成 2 类,即射频测试和协议测试。射频测试依据 GB/T 20851.5-2007 标准,主要是针对 RSU 和 OBU 物理层参数的测试。本文主要讨论 ETC 设备射频测试要求,包括 RSU 发射机测试,RSU 接收机测试,OBU 发射机测试和 OBU 接收机测试 4 类。2.1. RSU 和 OBU 发射机测试RSU 和 OBU 发射机测试项目包括: 频率容限 标准章节号: 6.2 占用带宽 标准章节号: 6.3 等效全向辐射功率 标准章节号: 6.4典型的 RSU 发射信号频谱形状 杂散发射 标准章节号: 6.5

12、调制系数 标准章节号: 6.6杂散发射 是测量 RSU 和 OBU 发射机产生的发射频带之外的无用频率成分,测试方法是设置被测设备发射调 位速率 标准章节号: 6.7制信号,要求是连续 PN9 调制信号,使用频谱分析仪进行测量,标准要求的 RSU 和 OBU 发射机的杂散发射指标频率容限 是测量 RSU 和 OBU 发射机的频率误差,测如下表所示,需要根据不同频段测试要求设置相应的频试方法是设置被测设备发射非调制载波信号,使用射频谱分析仪的扫描频率范围和 RBW 带宽。频率计或内置高精度计数器功能的频谱分析仪测量发射-6频率,以 ppm 10 为单位计算频率误差。标准要求 RSU发射机的频率容

13、限为 10 ppm ,OBU 发射机的频率容限为频带 限值 e.i.r.p 测量带宽 200 ppm 。30 MHz 至 1000 MHz -36 dBm 100 kHz2400 MHz 至 2483.5 MHz -40 dBm 1 MHz占用带宽 OBW 是测量 RSU 和 OBU 发射机调制信3400 MHz 至 3530 MHz -40 dBm 1 MHz号 99% 功率所占用的频带宽度,测试方法是设置被测设5725 MHz 至 5850 MHz备发射调制信号,要求是连续 PN9 调制信号,使用内置-33 dBm 100 kHz对应载波 2.5 倍带宽以外OBW 功能的频谱分析仪进行测量

14、。标准要求 RSU 和 OBU其它 1 GHz 至 20 GHz 带外频带 -30 dBm 1 MHz发射机的占用带宽为 5 MHz。ETC 设备杂散发射要求等 效全向辐射功率 EIRP 是发射机在传播方向上的辐射功率,表示了发射机功率与传播方向天线增益的联合效调制系数 是测量 RSU 和 OBU 发射机 A 类 ASK 调制果,定义为发射机功率与天线增益的乘积。RSU 和OBU 发信号的调制深度。测试方法是设置被测设备发射调制信射机的等效全向辐射功率测量要求是设置被测设备发射非号,要求是连续 PN9 调制信号,使用能够支持 ASK 信号调制载波信号,可以采用传导方法或辐射方法,传导方法解调分

15、析的矢量信号分析仪进行测量。标准要求 RSU 和是使用功率计或频谱分析仪测量发射机端口的功率,再计OBU 发射机 A 类 ASK 调制系数的范围是 0.50.9 。算与天线增益的乘积,辐射方法是测量发射机传播方向的辐射功率,一般是在电磁波暗室中进行。标准要求 RSU 发射机的等效全向辐射功率为 33 dBm ,OBU 发射机的等效全向辐射功率为 10 dBm 。4 RSU 和 OBU 特有的接收机测试。由于 RSU 和 OBU 的工作特点,有些是单独针对 RSU 和 OBU 的测试,例如 RSU 的接收带宽测试,OBU 的唤醒灵敏度和唤醒时间测试。为了准确测量 OBU 的唤醒指标,ETC 国标

16、要求 OBU 被唤醒后发送唤醒相应信号,即在工作频点发射持续 20 ms的非调制载波,表明 OBU 被正确唤醒。目前 ETC 国标包括了衡量 OBU 唤醒性能的基本测试要求,包括唤醒位速率 是测量 RSU 和 OBU 发射机 A 类 ASK 调制信号方式,唤醒时间和唤醒灵敏度。由于唤醒过程是整个 的比特速率。测试方法是设置被测设备发射调制信号,ETC 过程的重要环节,以及在实用中发现的易受干扰的 使用数字存储示波器进行测量。标准要求 RSU 发射机 A情况,未来还可以进一步考虑抗干扰性能测试。类 ASK 调制的位速率是 256 Kbps ,OBU 发射机 A 类 ASK调制的位速率是 512

17、Kbps 。2.2. 接收机测试要求和测试方法ETC 设备接收机测试相对于发射机测试较为复杂,需要考虑以下问题:接收机测试指标的选择。ETC 国标选择 BER 作为衡量接收机的指标,通过矢量信号源发送测试信号 一般是FM0编码的 PN9 数据连续调制信号 给被测设备接收机,典型的 RSU 接收机误码率 BER 测试方法, OBU 类似要求被测设备输出解算后的 PN9 数据及其时钟,由测试仪器的误码率分析仪 BERT 测量 BER 。ETC 国标保证了不同电路实现的厂家都采用统一的方法,而且避免了RSU 和 OBU 接收机测试设备自身读取 BER,保证了整个接收机测试的高准确性。 接收灵敏度 标

18、准章节号 4.1 RSU,5.3 OBU 测试中采用的测试模式。ETC 设备在正常工作状态下只 最高输入信号功率 标准章节号 4.3 RSU ,5.4 OBU在极短暂时间内发射和接收信号,突发信号数据长度 同信道干扰抑制比 标准章节号 4.4 RSU ,5.5 OBU很短,这些都造成难以连续稳定地测试接收机指标,特别是达到标准要求的误码率 BER 门限需要连续稳定 邻信道干扰抑制比 标准章节号 4.5 RSU ,5.6 OBU的实时信号,所以 ETC 设备在测试中需要进入相应的测 阻塞干扰抑制比 标准章节号 4.6 RSU,5.7 OBU试模式,例如要求 RSU 和 OBU 能够接收连续 PN

19、9 数据调制的信号。接收灵敏度 是测量 RSU 和 OBU 接收机在达到误码率 抗干扰性能的测量。ETC 设备在实际使用过程中发现很BER 门限时接收的有用信号的最低电平,反映射频系统多错误都是由于各种信号干扰引起,包括系统内干扰噪声和接收机的解调解码能力。测试方法是使用前述的和系统外干扰,这些干扰有些是与车道配置布局和频BER 测量方法,减小矢量信号源输出的有用信号电平,点使用有关,有些是与车道间互相辐射信号有关,有直到被测设备达到误码率 BER 门限,这时的信号电平即些是与周围环境无线电环境有关,影响因素繁多而且灵敏度电平,由于该电平值也作为其它一些接收机测试异常复杂,所以需要全面地考虑各

20、种抗干扰性能测试,项目的参考电平,因此也常常称为参考灵敏度电平。标尽量覆盖实际可能出现的各种情况。ETC 国标目前已经准要求 RSU 接收灵敏度为 -70 dBm A 类 ,OBU 接收灵敏制定了比较多的接收机抗干扰性能测试项目,包括同度为 -50 dBm A 类。信道干扰抑制比,邻信道干扰抑制比,阻塞干扰抑制最高输入信号功率 是测量 RSU 和 OBU 接收机在达比,已经充分地考虑了系统内干扰和系统外干扰。由到误码率 BER 门限时接收的有用信号的最高电平,反于车辆在经过 ETC 闸口时相对于 RSU 高速运动,未来还映射频系统在大信号条件下的失真和接收机的解调解可以进一步考虑动态信道衰落的

21、影响。码能力。测试方法是使用前述的 BER 测量方法,增大矢量信号源输出的有用信号电平,直到被测设备达到误码率BER 门限,这时的信号电平即最高输入信号电平。标准要求 RSU 和 OBU 接收机的最高输入信号功率为 -20 dBm A 类。5同信道干扰抑制比 是测量 RSU 和 OBU 接收机在解 专门针对 OBU 接收机的测试项目调正常信号状态下对于同频率无用干扰信号的抑制能 OBU 唤醒灵敏度 标准章节号 5.1力,即测量接收机误码率 BER 恶化不超过指标的有用 OBU 唤醒时间 标准章节号 5.2与干扰信号之比。这项测试需要 2 台矢量信号源,1 台用于发送有用信号,1 台用于发送干扰

22、信号,测试方法OBU 唤醒灵敏度 是测量 OBU 接收机被正确唤醒时接是使用前述的 BER 测量方法,设置干扰信号与有用信收的唤醒信号的最低电平。测试方法是使用矢量信号源号使用相同载波频率,调整有用信号电平比参考灵敏发送唤醒信号 15-17 个周期 14 KHz 方波信号 给被测 OBU度高 6 dB ,调整干扰信号电平,直到被测设备达到误码接收机,调整矢量信号源的唤醒信号电平,直到 OBU 接率 BER 门限,这时有用信号电平与干扰信号电平之比就收机被正确唤醒 发回唤醒确认信号,持续 20 ms 的非调是同信道干扰抑制比。标准要求 RSU 接收机同信道干扰制载波 ,这时的信号电平即唤醒灵敏度

23、电平。标准要求抑制比为 10 dB A 类 ,OBU 接收机同信道干扰抑制比OBU 唤醒灵敏度为 -40 dBm A 类。为 15 dB A 类。邻信道干扰抑制比 是测量 RSU 和 OBU 接收机在解调正常信号状态下对于相邻频率无用干扰信号的抑制能力,即测量接收机误码率 BER 恶化不超过指标的有用与干扰信号之比。这项测试需要 2 台矢量信号源,1 台用于发送有用信号,1 台用于发送干扰信号,测试方法是使用前述的 BER 测量方法,设置干扰信号使用与有用信号相邻载波频率,调整有用信号电平比参考灵敏度高 6 dB ,调整干扰信号电平,直到被测设备达到误码OBU 唤醒时间 是测量 OBU 接收机

24、被正确唤醒所需要率 BER 门限,这时有用信号电平与干扰信号电平之比就的时间。测试方法是使用矢量信号源发送唤醒信号 15-17是邻信道干扰抑制比。标准要求 RSU 接收机邻信道干扰个周期 14 KHz 方波信号 给被测 OBU 接收机,调整矢量信抑制比为 -20 dBA 类 ,OBU 接收机邻信道干扰抑制比号源的唤醒信号电平,直到 OBU 接收机被正确唤醒 发回为 15 dB A 类。唤醒确认信号,持续 20 ms 的非调制载波 ,使用示波器测量唤醒确认信号与唤醒信号的时间差即为 OBU 的唤醒阻塞干扰抑制比 是测量 RSU 和 OBU 接收机在解调时间。标准要求 OBU 唤醒时间为 5 ms

25、 。正常信号状态下对于带外无用杂散干扰信号的抑制能力,即测量接收机误码率 BER 恶化不超过指标的有用与干扰信号之比。这项测试需要 2 台矢量信号源,1 台用于发送有用信号,1 台用于发送干扰信号,测试方法是使用前述的 BER 测量方法,调整有用信号电平比参考灵敏度高6 dB ,调整干扰信号电平,直到被测设备达到误码率 BER 门限,这时有用信号电平与干扰信号电平之比就是阻塞干扰抑制比。标准要求 RSU 接收机阻塞干扰抑制比为-30 dB A 类 ,OBU 接收机阻塞干扰抑制比为 -10 dB A 类 。2.3. 接收带宽和唤醒测试专门针对 RSU 接收机的测试项目 RSU 接收带宽 标准章节

26、号 4.2通过示波器测试 OBU 唤醒时间RSU 接收带宽 是测量 RSU 接收机在工作信道上限和下限频率点的工作性能,反映了 RSU 的正常接收频率范围和接收频率偏移信号正常工作的能力。测试方法是使用前述的 BER 测量方法,设置矢量信号源工作在 RSU 接收机工作信道上限和下限频率点,减小矢量信号源输出的有用信号电平,直到被测设备达到误码率 BER 门限,这时的信号电平即上限或下限频率点的灵敏度电平。63 安捷伦公司针对 ETC 设备的测试解决方案安捷伦公司可以提供目前行业最完整的 ETC 设备测3.1. 安捷伦公司介绍试平台,如图所示:安捷伦科技公司是 1999 年 11 月美国惠普公司

27、战略重组后成立的一家高科技跨国公司。安捷伦在通信、电子和生命科学与化学分析领域有着悠久的历史,是目前世界上最大的测试和测量公司。公司现有员工约 20000 人,在全球范围内设立研发和制造基地,其中在北京设有较大规模的研发中心,为世界上 100 多个国家的客户提供服务。2011 财年的营业收入为 66 亿美元。安捷伦作为全球规模最大的、勇于和善于创新的测试测量公司,专注于电子测量和化学与生物分析测量市场。遵循这个策略目标,安捷伦产品涵盖了无线通信、有线通信、国防、航空/航天、数字电路、电子计量和通用测量等电子行业的广泛领域,同时面向化学分析和生命科学等领域中食品安全、环境保护、医药、石油化工和生

28、命科学研究等方面提供世界领先的专业测量技术安捷伦公司可以提供满足 ETC 国标对信号产生,信和解决方案。号分析,数字基带测试,器件和天线测试等所有基本测试环节要求的仪表和软件,还可以提供目前国内独有的ETC 国标射频一致性测试系统以及定制系统,完全覆盖ETC 设备的射频一致性测试,研发测试,生产制造以及现场的诊断维护等各个方面。下面将分类详细介绍。3.3. ETC 设备的射频一致性测试ETC 设备的测试主要包括射频指标、协议、应用软件等多个方面,相对于协议和软件测试部分,射频指标受到设计和生产过程尤其是产品使用的元器件和生产工艺的影响最大,也比较容易有客观的检测结果,因此一直是相关质检部门以及

29、国内外行政许可部门 如国家无委等 的主要测试重点。射频一致性测试是衡量 ETC 设备符合 GB/T 20851 国3.2. 安捷伦公司提供全面的 ETC 测试解决方案标的物理层和射频要求的最重要测试,因为国标已经安捷伦公司是世界上最大的测量仪表供应商,以其 详细规定了 ETC 设备在各种状态下的信号格式和处理流先进的测量技术,尤其是射频测量技术在通信界享有很 程,一致性测试就是检查实际的 ETC 设备的各项特性是高的声誉。安捷伦公司从很早开始就积极参加各种主流 否与标准规定的一致,从而保证通过一致性测试的 ETC通信技术的规范委员会,如欧洲的 ETSI 以及北美的 TIA , 设备在实际工作状

30、态和复杂环境条件下始终保持与标准参与并帮助了很多无线通信测试规范的发布,并为众多 一致的处理和行为,得到运营机构和厂家的信赖。因为设备厂商提供了无线通信设备的研发、生产以及服务的 严格的一致性要求,射频一致性测试需要覆盖所有规范一系列的测试解决方案,成为该领域最成功的公司。随 要求的测试项目,并且提供覆盖未来测试要求的扩展能着通信技术的发展和规范的更新,安捷伦公司也不断地 力,所以是目前 ETC 设备测试中测试项目最全,指标性推出新的解决方案,保持着市场的领先地位。 能要求最高的,需要的软硬件成本也相对比较高,一般需要集成的测试系统来实现。7安捷伦公司提供目前行业唯一的 ETC 设备射频一致性

31、测试系统,该系统技术覆盖全面,结构灵活,可以支持 GB/T 20851 国标的全部物理层和射频测试要求,也可以灵活支持其他标准 ETC 设备测试。该系统不仅可以供国家权威机构和 ETC 运营机构用于 ETC 设备认证测试和质量检验 目前已经用于国家 ITSC 用于 ETC 认证测试服务 ,也可以灵活配置供 ETC 设备相关企业用于产品研发和品质检测。ETC 设备厂商可以使用该系统对 ETC 产品进行指标的检测,或者在碰到用户投诉时进行测试出示客观的检测报告,并且通过该系统可以为企业提供测试服务,主动帮助企业提高产品的质量,解决市场上可能碰到的质量问题,减少用户的投诉。安捷伦公司为 ITSC 建

32、立的 ETC 设备射频一致性测试系统安捷伦公司 ETC 射频一致性测试系统主要特点: 完全按照国际认证实验室标准建立,测试设备均为国 安捷伦公司 ETC 射频一致性测试系统组成:际权威认证测试用仪器,使用单位有泰尔实验室和国家无线电管理委员会等具体配置和数量根据覆盖标准情况确定 提供针对 RSU 和 OBU 发射机和接收机指标的自动和手 射频矢量信号源动测试 微波矢量信号源 用于模拟干扰源 全面支持测试符合中国、欧洲及日本标准的 ETC 设备 信号分析仪 可扩展为支持未来 ETC 标准的自动测试系统 矢量信号分析软件 支持 DSRC 专用调制格式 ASK ,FSK 和 /4 DQPSK 示波器

33、 支持各种通用数字调制格式如 PSK 和 QAM 等,利于扩展 功率计 系统软件基于安捷伦公司高性能射频和通信测试仪表,精度和可靠性好安捷伦公司 ETC 射频一致性测试系统依据的标准 全自动系统控制软件大大缩短测试时间,降低劳动强 包括:度,提高效率 GB/T 20851.1-2007 电子收费专用短程通信第 1 部分: 专门为用户量身定做的 WINDOWS 应用软件界面,操作物理层简便,具有丰富的输入输出功能 GB/T 20851.5-2007 电子收费专用短程通信第 5 部分:物理层主要参数测试方法安捷伦公司 ETC 射频一致性测试系统目前已经安装在国家 ITS 中心用于 ETC 认证测试

34、服务,在 ITSC 网站 交通部补充标准/0. 上有相关的介绍。 ENV 12253 Road transport and traffic telematics-Dedicated short-range communication-Physical layer using microwaveat 5,8 GHz ETSI EN 300 674-1 Electromagnetic compatibility and Radiospectrum Matters ERM; Road Transport and TrafficTelematics RTTT; Dedicated Short Rang

35、e CommunicationDSRC transmission equipment 500 kbit/s/250 kbit/soperating in the 5,8 GHz Industrial, Scientific and MedicalISM band; Part 1: General characteristics and test methodsfor Road Side Units RSU and On-Board Units OBU ARIB STD-758安捷伦公司 ETC 射频一致性测试系统支持的 ETC 设 OBU 接收机测试项目包括:备测试项目。 唤醒时间 RSU 发

36、射机测试项目包括: 唤醒灵敏度 等效全向辐射功率 接收灵敏度 频率容限 最高输入电平 频谱模板 同信道干扰抑制 杂散发射 邻信道干扰抑制 占用带宽 阻塞干扰抑制 调制系数 交调干扰抑制 位速率 接收带宽 眼图安捷伦公司ETC 射频一致性测试系统软件主要特点: BTS 时间间隔 基于先进的Microsoft Visual Studio.Net 2003/2008 开发平 邻道泄露功率比 台编写 使用C+ 类库方式实现的完全面向对象的系统结构RSU 接收机测试项目包括: 软件结构可以支持未来的测试标准发展和系统功能 接收灵敏度扩展 最高输入电平 使用 Microsoft Access 数据库技术管

37、理系统各种参数和 同信道干扰抑制结果 邻信道干扰抑制 强大的数据处理功能实现直接的 Word 格式报告输出 阻塞干扰抑制 使用国际标准 Visa 库实现仪器控制,兼容性强 交调干扰抑制 强大的系统界面提示功能使工程师无需手册即可操作 接收带宽 三级权限管理机制增强了系统安全可靠性OBU 发射机测试项目包括:安捷伦公司 ETC 射频一致性测试系统软件操作功能包括: 等效全向辐射功率 文件操作功能包括: 新建测试计划,存储测试计划, 频率容限保存测试计划,生成测试报告和打印测试报告 杂散发射 参数设置功能包括: 测试计划设置,公共参数设置, 占用带宽测试参数设置,测试指标设置和系统参数设置 调制系

38、数 测试运行功能包括: 自动测试模式和手动测试模式 位速率 数据库功能包括: 数据库查询,打开测试结果文件和 邻道泄露功率比 存储测试结果文件9如图所示的 ETC 设备的简要组成框图,大致说明ETC 设备的结构。RSU 设备由于天线口径设计较大 波束窄 ,因此体积较大,电源供电,射频部分有很多采用分立器件构成,未来趋势会采用更多集成芯片,提供更高性能,包括灵敏度和接收带宽等特性。OBU 设备尺寸较小,电池供电,因此对集成度和功耗要求更高,同时OBU 用量大,对成本比较敏感,多采用简单的宽带接收和介质振荡器方案,成本较低,但抗干扰差,发射频率漂移严重,未来趋势是集成芯片方案,具备高可靠性和一致性

39、,功耗降低,发射频率由锁相环产生比较稳定,窄带接收,能够区分双频点或多频点。ETC 设备研发测试主要有以下一些类别:ETC 射频射频一致性测试系统详尽的测试结果显示 系统级测试,包括发射机和接收机测试,抗衰落和抗干扰测试等 推荐使用矢量信号源,信号分析仪,示波器,信道 3.4. ETC 设备的研发测试衰落仿真器等进行测试ETC 设备的研发涉及芯片,基带电路,射频和天 射频器件测试,包括振荡源,锁相环,混频器,线,电源管理等各个环节,需要的测试分析覆盖面更为滤波器,放大器,开关,微带等广泛,不仅包括 ETC 国标所要求的系统级测试,还包括模块和器件测试,数字测试和功耗测试等。 推荐使用矢量网络分

40、析仪,信号源分析仪进行测试 射频天线测试,包括增益,方向图等OBUIC 推荐使用矢量网络分析仪或天线测量系统进行测试 功耗测试,包括电流,电压,不同工况耗电变化,电源管理等 推荐使用电源分析仪进行测试 芯片和数字电路测试 推荐使用示波器,逻辑分析仪等进行测试根据 ETC 设备实际使用过程出现的问题,例如权威机构和相关厂家已经扩展了一些新型的测试和分析,包 括信道衰落测试,增强的抗干扰测试等。下面将逐一介绍针对这些研发测试的平台和工具。RS232/422RSURSU 和 OBU 的简要组成框图105.8 GHzHDLC3.4.1. E4438C ESG 矢量信号发生器 3.4.2. N9030A

41、 PXA 信号分析仪E4438C 矢量信号发生器将优异的射频性能与完美 N9030A PXA 信号分析仪是 Agilent X 系列信号分的基带信号生成能力相结合,能够在基带、中频和高 析仪中具有最高性能的成员,代表当前高性能信号分达 6 GHz 射频频率上提供已校准的测试信号。E4438C 可 析仪的最高水平。N9030A PXA 具有高达 50 GHz 的频以产生各种数字调制信号,以及连续波 CW 信号、模 率范围,大量可选的测量功能和出色的性能指标,拟调制信号 AM 、FM 、PM 等 、多音信号等,支持内 在 160 MHz 分析带宽上提供高达75dB 无杂散动态范置 BERT 功能,

42、可以满足 ETC 接收机测试,模块和器件 围, 0.19 dB 的绝对幅度精度和独有的NFE 技术达测试等要求,具有速度快、高带宽、高精度、灵活性好 到-172 dBm/Hz 2 GHz 的显示平均噪声电平 DANL 灵等优点。 敏度。N9030A PXA 强大的频谱和矢量调制测试性能可以覆盖目前各种无线通信标准,即使是最严格的指标要求也能满足,因此主要应用在认证测试机构和产品研发部门。N9030A PXA 可以用于 ETC 设备的发射机测试项目。主要射频指标: 250 kHz1、2、3、4 或 6 GHz +17 dBm 输出功率 输出电平精度达 0.5 dB 1 GHz 和 20 kHz

43、偏置时,相位噪声小于 -134 dBc 典型值主要特性 频率范围 3 Hz3.6 、8.4 、13.6 、26.5 、43、44 或 50 GHz调制和扫描 高达 50 GHz 的内部前置放大器选件 AM、FM、?M 和脉冲 分析带宽 10 MHz 标准,25、40 或 160 MHz ASK 、FSK 、MSK 、PSK 、QAM 、定制 I/Q 支持高性能基带 IQ 信号分析 16 bit 量化 频率和功率的步进扫描或列表扫描 利用安捷伦智能谐波混频器轻松将测试频率扩展至110 GHz 基带生成和信号生成主要性能指标 80 MHz 双模内置基带发生器: 任意波形和实时 I/Q 信号 0.1

44、9 dB 绝对幅度精度 64 Msa 回放存储器和 1 Gsa 存储器 +22 dBm 三阶截获 TOI 独有的 NFE 技术达到-172 dBm/Hz 2GHz 的显示平均噪 提供模拟 IQ 和数字 IQ 输入和输出,模拟 IQ 输出包括单声电平 DANL 灵敏度端和差分 -83 dB -88 dB 额定值 W-CDMA ACLR 动态范围 启动噪声 无线通信信号产生: LTE 、WCDMA/HSPA 、CDMA2000/校正功能EVDO 、TD-SCDMA 、GSM/GPRS/EDGE 、Bluetooth 、WLAN 、Wi ?、DTV 、GNSS 等 测量应用和软件 标配包括安捷伦功率套件一键式功率和频谱测量 支持使用 N5102A 的数字 I/O 支持 25 种以上测量应用,包括蜂窝通信、 支持通过 PXB 实现的 SISO/MIMO 衰落和射频至射频衰落无线连通性、数字视频和通用 可以产生内置的 AWGN 信号 支持通过 89600 VSA 软件可执行 70 多种信号格式的先进信号分析自动和通信接口 用于通用数据分析、显示和自动测量的