如何实现移动WiMAX设备的物理测试?

最新版的WiMAX标准可以提供让用户自由移动所需的移动服务。当然，正如任何新的技术都会带来硬件测试需求一样，在研发实验室，需要进行产品认证和针对标准的一致性测试；在产品线上，需要进行查错和维护操作。正确和精确的测试有助于确保来自各个制造商的WiMAX设备之间具有完善的互操作性。

　　由于WiMAX解决方案主要用于城域宽带无线接入（BWA）应用，因此必须克服由于大楼和其它障碍物引起的多径效应。正是基于这个原因，业界开发出了正交频分复用（OFDM）版本的WiMAX用于固定WiMAX，移动WiMAX则采用正交频分多路接入（OFDMA）技术，这种技术是多用户版的OFDM。与TDMA相比，它可以给多个用户更灵活地分配带宽，并能提供更低的延时。

　　移动WiMAX的信道带宽与固定WiMAX非常相似，而且两者共享调制类型。两者之间的关键区别是移动WiMAX必须能够切换用户连接，并在不同基站和覆盖区域内保持连接。固定WiMAX和移动WiMAX之间的比较见表1。

　　在采用OFDM的WiMAX系统中使用了许多不同的调制格式，每种调制方案都适应特定的传输要求。采用这种自适应的调制方案后，在20MHz带宽内最高可提供73Mb/s的传送速率。在固定WiMAX系统中使用的OFDM符号采用反向256点快速傅里叶变换（FFT）实现频域到时域的转换，而OFDMA版本则使用从128到2048（256除外）可变大小的FFT。

　　OFDM WiMAX中的每个用户都可以在任何给定时间点使用所有子载波。而在OFDMA中，子载波的子集被分配给多个用户，因此能让许多用户同时获得服务。被称为子信道化的技术则针对每个用户使用特殊载波群。为了克服多径干扰效应，这些子载波分配是动态变化的。

　　WiMAX系统可以采用时分复用（TDD）、频分复用（FDD）或半双工FDD配置方案。在TDD方案中，基站（BS）和用户台（SS）都用相同的频率发送，但在时间上分开来。基站发送一个下行链路的子帧，紧跟着是一个叫做发送/接收转换间隙（TTG）的短暂间隙，然后再由单个用户发送上行链路的子帧。用户是被精确同步的，因此他们的传送信号在到达基站时相互间不会重叠。在所有的上行链路子帧发送完之后，在基站再次开始发送之前，系统会分配另一个叫做接收/发送转换间隙（RTG）的短暂间隙。每个用户上行链路子帧的开始都有一个前导码，可以帮助基站同步每个用户站。

　　表1：移动WiMAX与固定WiMAX的比较。

　　在韩国，移动WiMAX被称为WiBro，即无线宽带的简称。WiBro采用与移动WiMAX相同的IEEE 802.16e-2005标准，但在相对于基站的用户速度性能方面略有增强。WiBro只使用TDD和8.75MHz的最大信道带宽。使用2.3GHz频段的WiBro可以与WiMAX设备互操作，在韩国将成为电缆、DSL和WLAN的有力竞争对手。

　　信号测试

　　为了评估WiMAX接收器和器件，需要用信号发生器产生的已知测试信号代替WiMAX发送器发出的信号。为了模拟用于接收器评估的信号，信号发生器必须向被测设备提供能够完全匹配WiMAX标准信号要求的频率范围、调制类型和调制带宽。由于WiMAX信号具有突发特性，从突发信号的起始（前导）到突发数据的信号幅度是不同的，因此用于WiMAX接收器测试的信号发生器也应提供可编程的功率控制来模仿WiMAX信号的这种动态功率特征。它还必须能够精确测量误码率（BER）。

　　一旦WiMAX测试信号产生后，就必须对它们进行分析。测试基站单元或便携式设备的移动WiMAX性能需要使用一台信号分析仪，如安立公司的Signature MS2781B高性能信号分析仪（图1）。这种仪器需要仿效IEEE 802.16e基站的工作，因为分析仪必须能够检测和记录WiMAX系统使用的整个频率范围和全部调制格式。

　　在需要节省独立分析仪和信号发生器占用空间的生产环境中，也可以使用实际功能相当于一台分析仪和一台发生器的单一测量工具，如安立公司的MS269xA系列产品。MS2690A是专门针对移动WiMAX测试的严格要求开发的，具有创新的基础频率下变频转换机制，因此不需要使用50Hz到6GHz频率范围内的预选滤波电路。MS2691A中包含有一个频率范围高达13.5GHz的预选器。

　　发送器测量

　　移动WiMAX发送器需要做哪些测试呢？由WiMAX标准定义的发送器测试项目包括了最大输出功率、发送器频谱平坦度、发送器相对星座误差（RCE）和误差向量幅度（EVM）、发送器功率电平控制、发射频谱抑制（针对未许可频段）、相邻信道功率比（ACPR）、杂散电平以及谐波电平。

许可机构一般都颁布针对其领域中具有特殊要求的频谱抑制。有了宽带信号分析仪后，这些WiMAX射频发送器的所有测量项目都可以做，包括频率、功率电平、干扰和调制质量的测试。由于WiMAX系统非常依赖于精确数字调制和解调功