R&S的WiMAX全系列測試解決方案

1  WiMAX簡介

無線接入互聯(lián)網(wǎng)和無線多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的巨大需求推動(dòng)了無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)寬帶化，IP化和移動(dòng)化成為未來的發(fā)展趨勢。WiMAX技術(shù)是以IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的寬帶無線接入技術(shù)，近兩年發(fā)展迅速，并逐漸成為城域?qū)拵�無線接入技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)。WiMAX系統(tǒng)主要有兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是滿足固定寬帶無線接入的WiMAX802.16d標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是滿足固定和移動(dòng)的寬帶無線接入技術(shù)WiMAX802.16e標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）OFDM／OFDMA

正交頻分復(fù)用OFDM是一種高速傳輸技術(shù)，是未來無線寬帶接入系統(tǒng)/下一代蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在WiMAX系統(tǒng)中，OFDM/OFDMA技術(shù)為物理層技術(shù)。OFDMA系統(tǒng)可以支持長度為2048，1024，512和128的FFT點(diǎn)數(shù)。通常向下數(shù)據(jù)流被分為邏輯數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流可以采用不同的調(diào)制及編碼方式，以及以不同信號功率接入不同信道特征的用戶端；向上數(shù)據(jù)流子信道采用多址方式接入，通過下行發(fā)送的媒質(zhì)接入?yún)f(xié)議MAP分配子信道傳輸上行數(shù)據(jù)流。

（2）HARQ

HARQ技術(shù)因?yàn)樘岣吡祟l譜效率，所以可以明顯提高系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)因?yàn)橹貍骺梢詭�來合并增益，間接擴(kuò)大了系統(tǒng)的覆蓋范圍。16e中只支持卷積碼（CC）、卷積Turbo碼（CTC）的HARQ方式。

（3）AMC

AMC在WiMAX的應(yīng)用中有其特有的技術(shù)要求，由于AMC技術(shù)需要根據(jù)信道條件來判斷將要采用的編碼方案和調(diào)制方案，所以AMC技術(shù)必須根據(jù)WiMAX的技術(shù)特征來實(shí)現(xiàn)AMC功能。與CDMA技術(shù)不同的是，由于WiMAX物理層采用的是OFDM技術(shù)，所以時(shí)延擴(kuò)展、多普勒頻移、小區(qū)的干擾和PAPR值等對于OFDM解調(diào)性能有重要影響的信道因素必須被考慮到AMC算法中，用于調(diào)整系統(tǒng)編碼調(diào)制方式，達(dá)到系統(tǒng)瞬時(shí)最優(yōu)性能。

（4）MIMO

對于未來移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，如何能夠在非視距和惡劣信道下保證高的QoS是一個(gè)關(guān)鍵問題，也是移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。對于SISO系統(tǒng)，如果要滿足上述要求就需要較多的頻譜資源和復(fù)雜的編碼調(diào)制技術(shù)，而頻譜資源的有限和移動(dòng)終端的特性都制約著SISO系統(tǒng)的發(fā)展，所以MIMO是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。MIMO技術(shù)主要有兩種表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼，這兩種形式在WiMAX協(xié)議中都得到了應(yīng)用。協(xié)議還給出了同時(shí)使用空間復(fù)用和空時(shí)編碼的形式。MIMO技術(shù)能顯著地提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，可以大大提高系統(tǒng)的性能，是未來移動(dòng)通信發(fā)展的一個(gè)重要方向。圖1為MIMO系統(tǒng)原理圖。

圖1  MIMO系統(tǒng)原理圖

2  WiMAX射頻模塊測試

2.1  WiMAX發(fā)射機(jī)測試

以功率放大器為例，說明WiMAX發(fā)射機(jī)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(diǎn)和最大輸出功率外，往往還需要測試以下參數(shù)：

圖2  頻率誤差引起的載波間干擾

（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(jī)間的頻率誤差將引起各個(gè)子載波頻譜相對于接收機(jī)FFT頻率的移動(dòng)，產(chǎn)生載波間干擾(ICI)。

（3）符號時(shí)鐘誤差。指相對于系統(tǒng)采樣時(shí)鐘的參考符號時(shí)鐘與實(shí)際測量的符號時(shí)鐘之差。如果符號時(shí)鐘比參考時(shí)鐘低會(huì)使OFDM信號比所要求的長，引起子載波間距減��；反之，則引起子載波間距增加。兩種情況都產(chǎn)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(shí)獲得良好的信號質(zhì)量。EVM的結(jié)果可以對所有載波、數(shù)據(jù)載波和導(dǎo)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(gè)子載波的平均功率對所有子載波平均功率的偏離。

（7）頻譜差（Spectrum Difference）。測量突發(fā)前導(dǎo)部分相鄰子載波的功率差異。

（8）頻譜模板（Spectrum Mask）。測量發(fā)信機(jī)發(fā)射頻譜的“輪廓”，以保證主信道外沒有過多的功率發(fā)射。

R&S為WIMAX功放測試提供了快速、準(zhǔn)確的解決方案。測試設(shè)置如圖3所示，主要包括3部分：

圖3  R&S的WiMAX射頻模塊測試解決方案

●信號源：使用R&S信號源SMU200A或SMJ100A并加上相應(yīng)選件K49，就可以方便地產(chǎn)生802.16 -2004-OFDM，WIMAX 802.16e OFDMA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(qiáng)大的衰落模擬功能，更適合研發(fā)使用。

●頻譜儀：R&S FSQ系列頻譜儀及選件R&S FSQ-K92可支持 802.16-2004-OFDM信號分析；或者使用R&S FSQ及選件FSQ-K93，可以支持WiMAX 802.16e OFDMA和WIBRO信號的分析；也可選擇R&S FSL系列頻譜儀及選件R&S FSL-K92，支持802.16-2004-OFDM信號的分析。

●免費(fèi)的外部PC軟件DemoMeas_WiMAX（可以從R&S網(wǎng)頁www.rohde-schwarz.com下載）：它通過GPIB或LAN控制R&S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(dòng)完成測試所需的設(shè)置，而且可同時(shí)生成測試報(bào)告。

圖4  在FSQ上進(jìn)行WiMAX頻譜和星座圖測試界面