WiMax 射频测试应用

摘要：

本文主要结合了Rohde&Schwarz公司的测试仪器如矢量信号源SMU200A、功率计NRP、频谱仪FSL、信号分析仪FSQ 等，介绍了一些针对802.16d(2004)、802.16e(2005)/WiBro标准信号射频性能测试的应用。

关键词：

WiMAX；测试

WiMax技术要在具体的应用场景中体现出自身的优势，才能得到市场的认可，这就需要通过应用测试来衡量系统的性能参数。WiMax的测试方法分为三部分：协议分析、无线射频分析，传输性能分析。根据协议分析、无线射频分析和传输性能分析得出测试的综合结果。

WiMax 接收测试

在进行WiMax放大器及模块测试时，需要输入一个理想的测试信号；在进行BS(基站)，RS(中继站)或SS(终端)接收机性能测试时，需要输入一个经过空间信道传输的测试信号。

数字矢量信号源SMU/SMJ/SMATE可以产生包含了完整的无线帧设置，MAC(媒体接入层)设置，信道编码等符合规范或用户自定义的WiMax信号。

无线帧设置

OFDM模式

图1是OFDM TDD模式的帧结构。

图1 OFDM模式帧机构 下行子帧包含三个部分：Preamble(前导)，FCH(帧控制头)和下行data burst。 Preamble 位于上下行子帧的起始，用于收发信机之间的同步以及信道估计。在符号结构上分为long preamble和short preamble： long preamble用于下行子帧，由两个符号组成，其中第一个符号每四个子载波出现一次，第二个符号每两个子载波出现一次。 Short preamble用于上行子帧，由一个符号组成，每两个子载波出现一次，如果下行子帧传输多个data burst，那么每个burst之间的midamble也是 short preamble。 FCH(Frame control header)位于Long Preamble之后，由一个符号组成，包含了一些系统信息如基站ID和DL data burst的属性，用于接收机进行解调。 DL Burst包含了MAC PDU(协议数据单元)和一些广播信息，如DL-MAP、UL-MAP、DCD(下行信道描述)、UCD(上行信道描述)。一个完整的PDU应由48比特的MAC Header，Payload(资料段)和循环冗余校验CRC组成。 上行子帧除了Preamble和UL PDU之外，还包含了ranging(测距)部分。Ranging的过程是由SS发送请求给BS，以进行发射功率，时延和频偏的调整。 OFDMA模式 图2是OFDMA模式的帧结构。 图2 OFDMA模式帧机构 由于引入了基于logical subchannel(逻辑子信道)的Access，OFDMA的无线帧结构要复杂一些。图2显示了由 symbol number和subchannel number组成的帧结构平面，Preamble，FCH，广播信息和data burst都分布在此平面上。这个平面由Zone和segment组成，它们彼此通过symbol offset和subchannel offset区分。 对于subchannel的使用分为PUSC和FUSC，即部分使用subchannel和全部使用subchannel，而subchannel分为六组，其数量由FFT Size决定，FFT Size 2048/1024/512/128分别对应60/30/15/3个subchannel。 RS 信号源SMU目前可支持Preamble, FCH, DL-map, UL-map, ranging, MAC PDU(MAC Header; Payload;CRC)的自动生成或自定义设置。对于OFDMA(WiBro)模式，可支持多达8个Zones和3个segments的配置。 WiMax信号产生应用 预设置帧结构 802.16 测试规范中并没有定义类似于3GPP的test model，只是给出了一些用于接收机灵敏度测试的test message，在SMU中预设置了三种不同长度(288/864/1536bits)的message，并且每一种message都提供了不同的调制方式和编码速率。这项应用可以方便快捷的生成 WiMax信号。 上下行信号同步发射 在一些基站，直放站，模块等测试环境中，常常需要WiMax信号同时包含上下行部分，模拟相互之间的干扰。内置两个信号通路的SMU提供了该项功能。 TDD模式：通过基带单元A触发基带单元B，并且在基带部分进行叠加，再通过调整两者之间的触发时延，便可以用一路射频通道输出包含完整上下行数据的TDD信号。 FDD模式：如果上下行信号载频间隔不超过+/-40MHz，则可以通过上述基带叠加功能，再设置相应的频偏即可；如果载频间隔较大，则可以通过两路射频分别输出同步触发的上下行信号。 衰落模拟应用 收发信机之间的传输常常在空间信道下进行，其间不仅存在视距传播，还包含了由于环境影响产生的反射和折射，以及在移动状态下产生的多普勒频移等。SMU提供了多达40个路径的衰落仿真器，可以模拟多种衰落属性以及动态衰落环境。 WiMax规范暂未给出标准的衰落模型，目前一般使用3GPP规范提供的模型或SUI1－6(Stanford University Interim)进行测试，而WiMax Forum的技术工作组也在讨论是否在这些模型的基础上衍生出WiMax的测试标准。