WiMax的功率放大器测试评估解决方案

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WiMAX简介

        WiMax ( worldwide interoperability for microwave access,微波接入全球互通)是基于IEEE 802.16标准的一种无线传输技术 。作为连接用户“最后一公里”的技术, WiMax 被开发用于取代诸如 DSL等宽带有线网络,并支持移动宽带无线接入,它采用OFDM传输技术来进行非视距( NLOS)连接,可提供高达75 Mbit/s的数据率。其中, IEEE 802.16-2004物理层又分为两种模式:OFDM和 OFDMA(正交频分复用)。在OFDM模式中,使用所有载波(200个)以TDD或FDD方式进行数据传输;在OFDMA 模式中,载波个数显著增加,并分为若干自频道(subchannelization),为每个用户指定一个或多个子频道,同时为多个用户提供服务。IEEE 802.16e主要为WiMax的移动应用而提出,其载波个数可根据使用的FFT基底(128,512, 1024, 2048)而显著变化,韩国标准WIBRO即是802.16e的一个特例。与WLAN不同,WiMAX 信号的带宽不是固定的,而是在1.25MHz和28MHz之间可变。

功率放大器的主要测试参数

        对于通用的功率放大器,主要关注以下测试参数:

        (1) 功率增益,反映放大器对信号的放大能力;

        (2) 1dB压缩点,反映放大器的线性度,也即放大器放大大信号的能力;

        (3) 最大输出功率,实际上,前两个指标即可反映放大器实际可用的最大输出功率。它们用CW信号来测试,只要信号源射频指标优异,具备功率扫描能力即可。

        对于WiMAX功率放大器,为了全面衡量放大器的性能,往往还关注以下测试参数。

        (4) “突发”输出功率:分为最小RMS “突发”输出功率, 平均 RMS “突发”输出功率和最大RMS “突发”输出功率。

        (5) 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。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),如图1所示。

图1 频率误差引起的载波间干扰

        (6) 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。

        (7) 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 结果可以是对所有载波、数据载波和导频载波。

        (8) 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。

        (9) 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。

        (10) 频谱差(spectrum difference):测量突发前导部分相邻子载波的功率差异。

        (11) 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。

        对于上述的(5)、(8)、(9)、(10)、(11),虽然通用R&S 标准信号源的多载波连续波功能可以模拟一个WiMax信号来进行测量,但这样往往调节麻烦而且不够准确;而对于(4)、(6)、(7)则需要真正的WiMax信号才能进行测量,尤其是 EVM 。因此,一台能产生WiMax信号的信号源对WiMAX功放测试是必不可少的。

R&S WiMAX功放测试解决方案

        R&S公司为WiMAX功放测试提供了快速、准确的解决方案。测试设置如图2所示,主要包括3部分。

图2 WiMAX功率放大器测试解决方案

        (1)信号源: 使用SMU200A及选件SMU-K49,或者SMJ100A及选件SMJ-K49,都可以方便地产生 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。

        (2)频谱仪:FSQ系列频谱仪及选件R&S FSQ-K92支持 802.16-2004-OFDM信号分析;或者使用FSQ及选件FSQ-K93支持WiMAX 802.16e OFDMA 和WIBRO信号的分析;也可选择FSL系列频谱仪及选件FSL-K92支持 802.16-2004-OFDM信号的分析。

        (3)外部PC软件DemoMeas_WiMAX:通过 GPIB 或 LAN 控制信号源(SMU200和SMJ100) 和频谱仪(FSQ和FSL) 。如图3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,而且同时生成测试报告。

图3 DemoMeas-WiMAX软件窗口

        此外,对于OFDM、OFDMA和WIBRO三种标准,要求的测试参数有所不同,因此DemoMeas_WiMAX为用户提供的选择也有所差异(参考表1),它包括一系列的设置文件分别对应于这三种标准,用户可选择对上行(uplink)或者下行(downlink)进行测量,并可按需要编辑这些设置文件。

        总之,作为无线测试领域的引导者,罗德与施瓦茨公司的WiMAX功放测试方案基于其性能优异的信号源和频谱仪,充分体现了自动化测试的优越性,具有简单,快速、准确的特点,极大的提高了用户的测试效率。



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