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        無線網絡WiMax射頻測試應用

        WiMAX技術要在具體的應用場景中體現出自身的優勢,才能得到市場的認可,這就需要通過應用測試來衡量系統的性能參數。WiMAX的測試方法分為三部分:協議分析、無線射頻分析,傳輸性能分析。根據協議分析、無線射頻分析和傳輸性能分析得出測試的綜合結果。

          WiMAX 接收測試

          在進行WiMAX放大器及模塊測試時,需要輸入一個理想的測試信號;在進行BS(基站),RS(中繼站)或SS(終端)接收機性能測試時,需要輸入一個經過空間信道傳輸的測試信號。

          數字矢量信號源SMU/SMJ/SMATE可以產生包含了完整的無線幀設置,MAC(媒體接入層)設置,信道編碼等符合規范或用戶自定義的WiMAX信號。

          無線幀設置

          OFDM模式

          圖1是OFDM TDD模式的幀結構。

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        圖1 OFDM模式幀機構

          下行子幀包含三個部分:Preamble(前導),FCH(幀控制頭)和下行data burst。

          Preamble 位于上下行子幀的起始,用于收發信機之間的同步以及信道估計。在符號結構上分為long preamble和short preamble:long preamble用于下行子幀,由兩個符號組成,其中第一個符號每四個子載波出現一次,第二個符號每兩個子載波出現一次。Short preamble用于上行子幀,由一個符號組成,每兩個子載波出現一次,如果下行子幀傳輸多個data burst,那么每個burst之間的midamble也是 short preamble。

          FCH(Frame control header)位于Long Preamble之后,由一個符號組成,包含了一些系統信息如基站ID和DL data burst的屬性,用于接收機進行解調。DL Burst包含了MAC PDU(協議數據單元)和一些廣播信息,如DL-MAP、UL-MAP、DCD(下行信道描述)、UCD(上行信道描述)。一個完整的PDU應由48比特的MAC Header,Payload(資料段)和循環冗余校驗CRC組成。

          上行子幀除了Preamble和UL PDU之外,還包含了ranging(測距)部分。Ranging的過程是由SS發送請求給BS,以進行發射功率,時延和頻偏的調整。

          OFDMA模式

          圖2是OFDMA模式的幀結構。

        image.png

        圖2 OFDMA模式幀機構

          由于引入了基于logical subchannel(邏輯子信道)的Access($49.9920),OFDMA的無線幀結構要復雜一些。圖2顯示了由symbol number和subchannel number組成的幀結構平面,Preamble,FCH,廣播信息和data burst都分布在此平面上。這個平面由Zone和segment組成,它們彼此通過symbol offset和subchannel offset區分。

          對于subchannel的使用分為PUSC和FUSC,即部分使用subchannel和全部使用 subchannel,而subchannel分為六組,其數量由FFT Size決定,FFT Size 2048/1024/512/128分別對應60/30/15/3個subchannel。

          RS信號源SMU目前可支持 Preamble, FCH, DL-map, UL-map, ranging, MAC PDU(MAC Header;Payload;CRC)的自動生成或自定義設置。對于OFDMA(WiBro)模式,可支持多達8個Zones和3個segments的 配置。

        WiMAX信號產生應用

          預設置幀結構

          802.16測試規范中并沒有定義類似于3GPP的test model($6.3420),只是給出了一些用于接收機靈敏度測試的test message,在SMU中預設置了三種不同長度(288/864/1536bits)的message,并且每一種message都提供了不同的調制方 式和編碼速率。這項應用可以方便快捷的生成WiMAX信號。

          上下行信號同步發射

          在一些基站,直放站,模塊等測試環境中,常常需要WiMAX信號同時包含上下行部分,模擬相互之間的干擾。內置兩個信號通路的SMU提供了該項功能。 TDD模式:通過基帶單元A觸發基帶單元B,并且在基帶部分進行疊加,再通過調整兩者之間的觸發時延,便可以用一路射頻通道輸出包含完整上下行數據的 TDD信號。FDD模式:如果上下行信號載頻間隔不超過+/-40MHz,則可以通過上述基帶疊加功能,再設置相應的頻偏即可;如果載頻間隔較大,則可以通過兩路射頻分別輸出同步觸發的上下行信號。

          衰落模擬應用

          收發信機之間的傳輸常常在空間信道下進行,其間不僅存在視距傳播,還包含了由于環境影響產生的反射和折射,以及在移動狀態下產生的多普勒頻移等。SMU提供了多達40個路徑的衰落仿真器,可以模擬多種衰落屬性以及動態衰落環境。

          WiMAX規范暫未給出標準的衰落模型,目前一般使用3GPP規范提供的模型或SUI1-6(Stanford University Interim)進行測試,而WiMAX Forum的技術工作組也在討論是否在這些模型的基礎上衍生出WiMAX的測試標準。

          WiMAX 發射測試

          功率測量

          功率計測試:NRP提供了三種測量WiMAX信號功率的方法

          Duty cycle:已知Frame周期和Burst長度,即占空比,可用該模式測試Burst平均功率。

          Scope Mode:通過測量Power Vs Time,進行門限掃描,可以得出Burst平均功率。

          Burst Mode:通過功率探頭的觸發功能進行Burst捕獲,得出Burst平均功率。

          其中后兩種方法不需要知道WiMAX信號具體的幀結構信息。

          頻譜儀測試

          時域測量

          圖3顯示的是時域上對WiMAX信號的Preamble功率進行測量,為了準確的得出測量結果,需要使得測量帶寬覆蓋WiMAX信號帶寬。

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        圖3 對WiMAX信號的Preamble功率進行測量(時域)

          由于儀器當中使用的濾波器SF(shape factor)不一樣,如果使用模擬中頻濾波器,其帶寬要等于5倍的信號帶寬;如果使用信道濾波器,其帶寬要大于信號帶寬。

          頻域測量

          首先要使WiMAX信號的SF盡量接近濾波器的SF,由該組數據可看出應選擇10KHz RBW

          ·WiMAX

          B3dB=1.798MHz, B60dB=2.248MHz→SF60/3=1.25

          ·RBW filter 10kHz

          B3dB=9.91kHz, B60dB=53.45kHz→SF60/3=5.39

          ·RBW filter 200kHz

          =196.5kHz, B60dB=1.898MHz→SF60/3=9.66

          其次要選擇合適的掃描時間,TSweep=NSweep points·TSignal Cyde,假設頻譜儀的掃描點數為625,被測信號周期10ms,則最小掃描時間是6.25s,如果掃描時間過短,每個掃描點不能覆蓋一個完整的信號周期,則不能反映其真實的頻域信息。

         

         

        關鍵字: 瑞貝斯   微波器件 毫米波器件  微波電纜  毫米波電纜

         

        蘇州瑞貝斯電子科技有限公司是由在射頻微波領域有著極其豐富研發技服經驗的團隊骨干共同組建,是一家專業從事射頻微波電纜,連接器及射頻微波元器件的研發、生產、銷售及提供射頻解決方案的高科技企業, 致力服務于軍工、航空航天、射頻微波通信、石油勘探及工業控制設備、移動通信基站、衛星通信、醫療設備、汽車、雷達及儀器儀表等領域。  

         


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