WiMax功率放大器測試解決方案

　　摘要： WiMax功率放大器的參數(shù)測試往往要求信號源和頻譜儀構(gòu)成不同的配置，這些測試常常是耗時(shí)而費(fèi)力的。對此，R&S 公司提供了一款在外部PC上運(yùn)行的測試程序DemoMeas_WiMax，與信號源和頻譜儀一起，實(shí)現(xiàn)WiMax功放所有參數(shù)的自動(dòng)化測試。

　　關(guān)鍵詞： IEEE 802.16;功率放大器;自動(dòng)化測試;WiMax

　　WiMax簡介

　　WiMax ( worldwide interoperability for microwave access，微波接入全球互通)是基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的一種無線傳輸技術(shù) 。作為連接用戶“最后一公里”的技術(shù)， WiMax 被開發(fā)用于取代諸如 DSL等寬帶有線網(wǎng)絡(luò)，并支持移動(dòng)寬帶無線接入，它采用OFDM傳輸技術(shù)來進(jìn)行非視距( NLOS)連接，可提供高達(dá)75 Mbit/s的數(shù)據(jù)率。其中， IEEE 802.16-2004物理層又分為兩種模式：OFDM和 OFDMA(正交頻分復(fù)用)。在OFDM模式中，使用所有載波(200個(gè))以TDD或FDD方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;在OFDMA 模式中，載波個(gè)數(shù)顯著增加，并分為若干自頻道(subchannelization)，為每個(gè)用戶指定一個(gè)或多個(gè)子頻道，同時(shí)為多個(gè)用戶提供服務(wù)。IEEE 802.16e主要為WiMax的移動(dòng)應(yīng)用而提出，其載波個(gè)數(shù)可根據(jù)使用的FFT基底(128，512, 1024, 2048)而顯著變化，韓國標(biāo)準(zhǔn)WIBRO即是802.16e的一個(gè)特例。與WLAN不同，WiMax 信號的帶寬不是固定的，而是在1.25MHz和28MHz之間可變。

　　功率放大器的主要測試參數(shù)

　　對于通用的功率放大器，主要關(guān)注以下測試參數(shù)：

　　(1) 功率增益，反映放大器對信號的放大能力;

　　(2) 1dB壓縮點(diǎn)，反映放大器的線性度，也即放大器放大大信號的能力;

　　(3) 最大輸出功率，實(shí)際上，前兩個(gè)指標(biāo)即可反映放大器實(shí)際可用的最大輸出功率。它們用CW信號來測試，只要信號源射頻指標(biāo)優(yōu)異，具備功率掃描能力即可。

　　對于WiMax功率放大器，為了全面衡量放大器的性能，往往還關(guān)注以下測試參數(shù)。

　　(4) “突發(fā)”輸出功率：分為最小RMS “突發(fā)”輸出功率, 平均 RMS “突發(fā)”輸出功率和最大RMS “突發(fā)”輸出功率。

　　(5) 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。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)，如圖1所示。

圖1 頻率誤差引起的載波間干擾

　　(6) 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，引起子載波間距減小;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。

　　(7) 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 結(jié)果可以是對所有載波、數(shù)據(jù)載波和導(dǎo)頻載波。

　　(8) 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。

　　(9) 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。

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　　(10) 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。

　　(11) 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。

　　對于上述的(5)、(8)、(9)、(10)、(11)，雖然通用R&S 標(biāo)準(zhǔn)信號源的多載波連續(xù)波功能可以模擬一個(gè)WiMax信號來進(jìn)行測量，但這樣往往調(diào)節(jié)麻煩而且不夠準(zhǔn)確;而對于(4)、(6)、(7)則需要真正的WiMax信號才能進(jìn)行測量，尤其是 EVM 。因此，一臺(tái)能產(chǎn)生WiMax信號的信號源對WiMax功放測試是必不可少的。

　　R&S WiMax功放測試解決方案

　　R&S公司為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2所示，主要包括3部分。

圖2 WiMax功率放大器測試解決方案

　　(1)信號源： 使用SMU200A及選件SMU-K49，或者SMJ100A及選件SMJ-K49，都可以方便地產(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。

　　(2)頻譜儀：FSQ系列頻譜儀及選件R&S FSQ-K92支持 802.16-2004-OFDM信號分析;或者使用FSQ及選件FSQ-K93支持WiMax 802.16e OFDMA 和WIBRO信號的分析;也可選擇FSL系列頻譜儀及選件FSL-K92支持 802.16-2004-OFDM信號的分析。

　　(3)外部PC軟件DemoMeas_WiMax：通過 GPIB 或 LAN 控制信號源(SMU200和SMJ100) 和頻譜儀(FSQ和FSL) 。如圖3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，而且同時(shí)生成測試報(bào)告。

圖3 DemoMeas-WiMax軟件窗口

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　　此外，對于OFDM、OFDMA和WIBRO三種標(biāo)準(zhǔn)，要求的測試參數(shù)有所不同，因此DemoMeas_WiMax為用戶提供的選擇也有所差異(參考表1)，它包括一系列的設(shè)置文件分別對應(yīng)于這三種標(biāo)準(zhǔn)，用戶可選擇對上行(uplink)或者下行(downlink)進(jìn)行測量，并可按需要編輯這些設(shè)置文件。

表1 WiMax三種標(biāo)準(zhǔn)的測試參數(shù)

　　總之，作為無線測試領(lǐng)域的引導(dǎo)者，羅德與施瓦茨公司的WiMax功放測試方案基于其性能優(yōu)異的信號源和頻譜儀，充分體現(xiàn)了自動(dòng)化測試的優(yōu)越性，具有簡單，快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，極大的提高了用戶的測試效率。