WiMAX技术及射频模块测试方案

1 WiMAX简介

无线接入互联网和无线多媒体数据业务的巨大需求推动了无线通信技术的快速发展，通信技术宽带化，IP化和移动化成为未来的发展趋势。

图1 MIMO系统原理图

2 WiMAX射频模块测试

2.1 WiMAX发射机测试

以功率放大器为例，说明WiMAX发射机的测试。

为了全面衡量WiMAX功放的性能，除了传统的增益，1dB压缩点和最大输出功率外，往往还需要测试以下参数：

图2 频率误差引起的载波间干扰

(1)“突发”输出功率。

(2)频率误差。频率误差可以用相对于频谱仪中心频率的载波频率误差来描述(见图2)。收发信机间的频率误差将引起各个子载波频谱相对于接收机FFT频率的移动，产生载波间干扰(ICI)。

(3)符号时钟误差。指相对于系统采样时钟的参考符号时钟与实际测量的符号时钟之差。如果符号时钟比参考时钟低会使OFDM信号比所要求的长，引起子载波间距减小;反之，则引起子载波间距增加。两种情况都产生载波间干扰，使信号的EVM性能恶化。

(4)EVM(误差矢量幅度)。这是最重要的测试参数之一，以保证放大器在输出足够功率的同时获得良好的信号质量。EVM的结果可以对所有载波、数据载波和导频载波。

(5)ACPR(邻信道功率比)。ACPR指相邻信道测得的功率与主信道功率之比，反映放大器失真对邻信道的干扰。

(6)频谱平坦度。反映WiMAX信号子载波的功率变化，它测量每个子载波的平均功率对所有子载波平均功率的偏离。

(7)频谱差(Spectrum Difference)。测量突发前导部分相邻子载波的功率差异。

(8)频谱模板(Spectrum Mask)。测量发信机发射频谱的“轮廓”，以保证主信道外没有过多的功率发射。

RS为WIMAX功放测试提供了快速、准确的解决方案。测试设置如图3所示，主要包括3部分：

图3 RS的WiMAX射频模块测试解决方案

●信号源：使用RS信号源SMU200A或SMJ100A并加上相应选件K49，就可以方便地产生802.16 -2004-OFDM，WIMAX 802.16e OFDMA和WIBRO信号。其中，SMU200A除具有极佳的射频及基带性能外，还带有强大的衰落模拟功能，更适合研发使用。

●频谱仪：RS FSQ系列频谱仪及选件RS FSQ-K92可支持 802.16-2004-OFDM信号分析;或者使用RS FSQ及选件FSQ-K93，可以支持WiMAX 802.16e OFDMA和WIBRO信号的分析;也可选择RS FSL系列频谱仪及选件RS FSL-K92，支持802.16-2004-OFDM信号的分析。

●免费的外部PC软件DemoMeas_WiMAX(可以从RS网页www.rohde-schwarz.com下载)：它通过GPIB或LAN控制RS信号源(SMU200或SMJ100)和频谱仪(FSQ或FSL)。如图4所示，用户只需在左边栏目选择待测的参数，软件可自动完成测试所需的设置，而且可同时生成测试报告。

图4 在FSQ上进行WiMAX频谱和星座图测试界面

2.2 WiMAX接收机测试

为了测试WiMAX接收机的性能，尤其是802.16e，衰落环境下的测试显得尤为重要。SMU200A内置了衰落模拟器，可以模拟单通道40径或者双通道20径的衰落环境，每个路径均可进行相应参数的设置，如损耗、延时、移动速度、多普勒频移等。目前，SUI(Stanford University Interim)模型(SUI1-SUI6)和ITU(国际电信联盟)模型(OIP-A/B和V-A)可以用来进行相关的WiMAX衰落测试。在SMU200A的衰落模拟器中，预定义了SUI和ITU模型，用户可直接调用。

使用传统的测试方法测试MIMO的性能需要两个信号源和相应的衰落模拟器。但由于SMU200A(或者基带源AMU200A)可以提供两路完全独立的基带和射频通道，因此只需一台仪器就实现MIMO测试。每路信号可以模拟4个衰落通道，并针对WiMAX提供了空时编码。RS的单台仪器解决方案，不仅节约了空间和成本，而且对于两路信号及衰落通道的同步和合成提供了方便的设置和准确的精度。此外，直观的操作界面也大大方便了操作(见图5)。

图5 RS SMU200A的MIMO接收机测试界面

3 WiMAX整机射频一致性测试

3.1 WiMAX射频一致性认证测试简介

WiMAX论坛的目标是把IEEE802.16标准转化为实际的应用。它是由制造商和网络运营商组成的业界协会，处理除了纯技术的IEEE标准以外的WiMAX其他所有相关方面。对WiMAX基站和终端的产品认证是论坛的一个重要工作。它的目标是保证WiMAX服务在全球的可用性和可靠性。一个相关的认证工作组CWG负责如下相关的工作：定义认证和测试过程;列出需要的测试用例清单;选择测试机构;选择一致性测试系统等。

WiMAX产品需要测试满足3个条件，即协议一致性、无线射频一致性和互操作性。对于最后一项条件，来自不同制造商的产品需要在一个测试网络中进行互操作性测试和性能评估。前两项测试条件需要特殊的测试系统。WiMAX的相关测试规范是技术工作组(TWG)制定的，其中一个重