基于WiMAX技術及射頻模塊測試方案

1、Word文檔基于WiMAX技術及射頻模塊測試方案 1WiMAX簡介 無線接入互聯(lián)網(wǎng)和無線多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務的巨大需求推動了無線通信技術的快速進展，通信技術寬帶化，IP化和移動化成為將來的進展趨勢。 圖1MIMO系統(tǒng)原理圖 2WiMAX射頻模塊測試 2.1WiMAX放射機測試 以功率放大器為例，說明WiMAX放射機的測試。 為了全面衡量WiMAX功放的性能，除了傳統(tǒng)的增益，1dB壓縮點和最大輸出功率外，往往還需要測試以下參數(shù)： (1)“突發(fā)”輸出功率。 (2)頻率誤差。頻率誤差可以用相對于頻譜儀中心頻率的載波頻率誤差來描述(見圖2)。收發(fā)信機間的頻率誤差將引起各個子載波頻譜相對于接收機FFT頻率的移

2、動，產生載波間干擾(ICI)。 (3)符號時鐘誤差。指相對于系統(tǒng)采樣時鐘的參考符號時鐘與實際測量的符號時鐘之差。假如符號時鐘比參考時鐘低會使OFDM信號比所要求的長，引起子載波間距減小;反之，則引起子載波間距增加。兩種狀況都產生載波間干擾，使信號的EVM性能惡化。 (4)EVM(誤差矢量幅度)。這是最重要的測試參數(shù)之一，以保證放大器在輸出足夠功率的同時獲得良好的信號質量。EVM的結果可以對全部載波、數(shù)據(jù)載波和導頻載波。 (5)ACPR(鄰信道功率比)。ACPR指相鄰信道測得的功率與主信道功率之比，反映放大器失真對鄰信道的干擾。 (6)頻譜平坦度。反映WiMAX信號子載波的功率變化，它測量每個子

3、載波的平均功率對全部子載波平均功率的偏離。 (7)頻譜差(SpectrumDifference)。測量突發(fā)前導部分相鄰子載波的功率差異。 (8)頻譜模板(SpectrumMask)。測量發(fā)信機放射頻譜的“輪廓”，以保證主信道外沒有過多的功率放射。 RS為WIMAX功放測試供應了快速、精確的解決方案。測試設置如圖3所示，主要包括3部分： 信號源：使用RS信號源SMU200A或SMJ100A并加上相應選件K49，就可以便利地產生802.16-2021-OFDM，WIMAX802.16eOFDMA和WIBRO信號。其中，SMU200A除具有極佳的射頻及基帶性能外，還帶有強大的衰落模擬功能，更適合研發(fā)

4、使用。 頻譜儀：RSFSQ系列頻譜儀及選件RSFSQ-K92可支持802.16-2021-OFDM信號分析;或者使用RSFSQ及選件FSQ-K93，可以支持WiMAX802.16eOFDMA和WIBRO信號的分析;也可選擇RSFSL系列頻譜儀及選件RSFSL-K92，支持802.16-2021-OFDM信號的分析。 免費的外部PC軟件DemoMeas_WiMAX(可以從RS網(wǎng)頁.rohde-下載)：它通過GPIB或LAN掌握RS信號源(SMU200或SMJ100)和頻譜儀(FSQ或FSL)。如圖4所示，用戶只需在左邊欄目選擇待測的參數(shù)，軟件可自動完成測試所需的設置，而且可同時生成測試報告。 2

5、.2WiMAX接收機測試 為了測試WiMAX接收機的性能，尤其是802.16e，衰落環(huán)境下的測試顯得尤為重要。SMU200A內置了衰落模擬器，可以模擬單通道40徑或者雙通道20徑的衰落環(huán)境，每個路徑均可進行相應參數(shù)的設置，如損耗、延時、移動速度、多普勒頻移等。目前，SUI(StanfordUniversityInterim)模型(SUI1-SUI6)和ITU(國際電信聯(lián)盟)模型(OIP-A/B和V-A)可以用來進行相關的WiMAX衰落測試。在SMU200A的衰落模擬器中，預定義了SUI和ITU模型，用戶可直接調用。 使用傳統(tǒng)的測試方法測試MIMO的性能需要兩個信號源和相應的衰落模擬器。但由于S

6、MU200A(或者基帶源AMU200A)可以供應兩路完全單獨的基帶和射頻通道，因此只需一臺儀器就實現(xiàn)MIMO測試。每路信號可以模擬4個衰落通道，并針對WiMAX供應了空時編碼。RS的單臺儀器解決方案，不僅節(jié)省了空間和成本，而且對于兩路信號及衰落通道的同步和合成供應了便利的設置和精確的精度。此外，直觀的操作界面也大大便利了操作(見圖5)。 3WiMAX整機射頻全都性測試 3.1WiMAX射頻全都性認證測試簡介 WiMAX論壇的目標是把IEEE802.16標準轉化為實際的應用。它是由制造商和網(wǎng)絡運營商組成的業(yè)界協(xié)會，處理除了純技術的IEEE標準以外的WiMAX其他全部相關方面。對WiMAX基站和終

7、端的產品認證是論壇的一個重要工作。它的目標是保證WiMAX服務在全球的可用性和牢靠性。一個相關的認證工作組CWG負責如下相關的工作：定義認證和測試過程;列出需要的測試用例清單;選擇測試機構;選擇全都性測試系統(tǒng)等。 WiMAX產品需要測試滿意3個條件，即協(xié)議全都性、無線射頻全都性和互操作性。對于最終一項條件，來自不同制造商的產品需要在一個測試網(wǎng)絡中進行互操作性測試和性能評估。前兩項測試條件需要特別的測試系統(tǒng)。WiMAX的相關測試規(guī)范是技術工作組(TWG)制定的，其中一個重要的射頻全都性測試規(guī)范RCT(RadioConformanceTestSpecification)規(guī)定了收發(fā)信機的基帶和射頻信

8、號測試流程和測試條件，用于測試射頻接口與WiMAX規(guī)范的實現(xiàn)全都性程度。 依據(jù)WiMAX參數(shù)，射頻測試主要是對WiMAX技術物理層的關鍵指標和性能進行評估和驗證，一般根據(jù)基站側和終端側進行區(qū)分，并且在每一側都分別對放射機和接收機進行測試。詳細而言，射頻參數(shù)測試中的核心內容通常包括接收機的靈敏度，CP值和幀定時;放射機的循環(huán)前綴與符號定時、調制與編碼、頻譜平坦度、功率掌握、相對星座圖誤差、頻譜模板等內容。需要留意的是，射頻參數(shù)測試不僅應當參考WiMAX認證RCT文檔的要求，而且對于放射機的功率要求、雜散等詳細的地區(qū)性指標，還需要符合所在地區(qū)無線電管理部門的規(guī)定，即一般所說的要通過頻率核準的測試。

9、 對接收機進行測試的測試指標包括接收機智敏度和動態(tài)范圍;對放射機進行測試的測試指標包括開環(huán)輸出功率范圍，閉環(huán)功率掌握范圍，最大射頻輸出功率，最小受控輸出功率，待機輸出功率，DRC信道輸出功率，ACK信道輸出功率，數(shù)據(jù)信道輸出功率，放射機傳導性雜散放射，調制性能等;最終，還包括終端的吞吐率性能測試，包括上行和下行吞吐率測試。 3.2RSTS8970WiMAX射頻全都性認證測試系統(tǒng) WiMAX論壇選擇了RS公司的TS8970測試系統(tǒng)作為IEEE802.16e-2021移動WiMAX標準的無線射頻全都性測試系統(tǒng)(見圖6)。在2021年5月韓國和維也納的WiMAX會議上，RS第一次推出了這套系統(tǒng)。伴隨

10、著WiMAX論壇正在進行的測試標準化工作，RS也正在TS8970系統(tǒng)上實行全部必需的測試用例。 RSTS8970系統(tǒng)是基于RS公司高端儀表的基礎上，采納了信號源SMU200A及其選件SMx-K49作為信號產生部分，信號分析儀FSQ及其選件FSQ-K93作為信號分析部分，所需的信令連接部分采納了一個OEM的基站和終端模擬器。同時，還有一個全自動的射頻開關矩陣，它的頻率達到6GHz，可以保證測試系統(tǒng)和被測件之間每個測試用例要求的信號轉換通路。 與RSTS895x2G和3G移動通信的認證系統(tǒng)一樣，RSTS8970系統(tǒng)使用了牢靠的RS-PASS掌握軟件。由于它具有模塊化和單獨于標準的結構，整個軟件可以

11、在TS8970中快速實現(xiàn)。系統(tǒng)特定的一些應用，如全自動的射頻路徑校準補償、系統(tǒng)自檢程序和全部的管理、掌握程序(如版本掃瞄器、測試用例和測試序列編輯器、測試參數(shù)和結果管理)，這些都可以直接使用，不需要做轉變。此外，最初的WiMAX指定的一些測試用例可以使用一些RS-PASS基本程序來開發(fā)。而且，RSTS8970是第一套全部使用以太網(wǎng)掌握的測試系統(tǒng)。 4WiMAX終端無線測試儀CMW270 在生產測試方面，RS最新推出了集非信令測試和信令測試于一體的WiMAX802.16e終端無線測試儀CMW270，可以滿意用戶在非信令模式測量，信令模式測量和功能驗證，校準、服務和質量保證等各種WiMAX測試領域

12、的需求(見圖7)。 圖7WiMAX終端無線測試儀CMW270 WiMAX產品需要測試滿意3個條件，即協(xié)議全都性、無線射頻全都性和互操作性。對于最終一項條件，來自不同制造商的產品需要在一個測試網(wǎng)絡中進行互操作性測試和性能評估。前兩項測試條件需要特別的測試系統(tǒng)。WiMAX的相關測試規(guī)范是技術工作組(TWG)制定的，其中一個重要的射頻全都性測試規(guī)范RCT(RadioConformanceTestSpecification)規(guī)定了收發(fā)信機的基帶和射頻信號測試流程和測試條件，用于測試射頻接口與WiMAX規(guī)范的實現(xiàn)全都性程度。 對于在非信令模式下射頻測量方面，CMW270可以供應快速的放射機測量，測試放射

13、機的突發(fā)功率，鄰信道功率ACP，EVM和IQ不平衡度等調制指標，中心頻率誤差，頻譜平坦度，頻譜雜散模版等頻譜性能。并內置了ARB信號源用于接收機測量，測試接收機在保持肯定的PER或BER狀況下的接收機智敏度和最大輸入電公平指標。此外，CMW270內置了通用的RF信號源和RF功率計，可以完成如外部射頻電纜校準等通用測量功能。 對于信令模式下的射頻驗證，CMW270可以供應實時信令，從而可以作為一個基站模擬器使用。此時的WiMAX終端可以像在一個實際的WiMAX網(wǎng)絡中一樣進行操作，修改一些必要的放射參數(shù)，模擬各種簡單的測試場景進行測試。例如，測量載波干擾噪聲信號比CINR和接收信號強度指示RSSI

14、等指標，以及開機搜尋、功率掌握等物理層和MAC層功能的驗證。 對于質量保證和服務等方面的應用，用戶也可以通過外部的顯示器、鼠標和鍵盤來進行手工操作，完成儀器全部的設置和測量。 由于具有實時信令模擬的力量，CMW270可以測試不同芯片廠商的終端而不需要特別的測試模式接口，從而大大降低了測試時間和測試系統(tǒng)的簡單度。由于儀器體積小巧，CMW270可以很便利地集成到生產線中去，并且可以通過LAN，IEC/IEEE總線或者USB2.0接口來進行遠程掌握。 CMW270的頻率范圍從100MHz6GHz，并且具有高信號質量和精度，包括QPSK和QAM等各種調制方式和從1/2，2/3到3/4各種信道編碼方式，

15、從而可以滿意目前WiMAX標準的各種要求。 更進一步，CMW270采納了模塊化的平臺結構，從而可以輕松地適應將來IEEE802.16e標準的升級。內部的測量和信令功能是由可編程規(guī)律器件FPGA和數(shù)字信號處理器DSP來完成的，從而可以通過固件升級的方式來輕松升級，適應標準的變化。 CMW270還供應了應用測試的功能，通過在各種不同的測試場景下外部PC發(fā)送和接收TCP/IP數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)或語音)來測試數(shù)據(jù)吞吐量。 由于其快速的測量力量、高精確度和面對將來的平臺設計理念，RSCMW270為用戶供應了WiMAX移動終端的高性能、低成本的測試解決方案。 5WiMAX無線掩蓋測試系統(tǒng)TSMW 在完成了WiM

16、AX的網(wǎng)絡部署之后，就要對WiMAX的網(wǎng)絡掩蓋進行測量并且對網(wǎng)絡規(guī)劃中存在的干擾進行測試，結合WiMAX終端還可以在現(xiàn)網(wǎng)中測試網(wǎng)絡的QoS。RS針對802.16e使用TSMW網(wǎng)絡掃頻儀對網(wǎng)絡進行掩蓋測量以及干擾分析。通過Romes路測軟件的掌握，可以解析出針對IDCell和PAIndex對小區(qū)進行掩蓋測量。輸出Preamble的掩蓋質量(CINR)和掩蓋電平(RSSI)參數(shù)。同時，TSMW還可以對每個IDCell的多徑進行測量，這樣輸出結果不僅包括了全部多徑的合勝利率，還針對每路多徑分別給出RSSI和CINR。由于TSMW可以對每個Segment的全部小區(qū)進行測量，因此可以通過該功能實現(xiàn)網(wǎng)絡之后的頻率優(yōu)化。 TSMW本身為單獨雙端口接收機設置，單一通道有20MHz的帶寬，因此在設備的研發(fā)初期就考慮了對MIMO的支持(見圖8)。它的頻段范圍可以達到6GHz，滿意全部的頻段需求，內置12通道高靈敏度GPS接收機，可以實現(xiàn)測量同GSS系統(tǒng)的完善結合。它在射頻性能上表現(xiàn)尤其突出，內置預選器，可以提高對于接收系統(tǒng)干擾的抑制和儀表本身的動態(tài)范圍，噪