R&S公司的數字微波傳輸設備IDU測量解決方案

1 引言

微波通信技術問世已半個多世紀，它是在微波頻段通過地面視距進行信息傳播的一種無線通信手段。最初的微波通信系統都是模擬制式的，與當時的同軸電纜載波傳輸系統同為通信網長途傳輸干線的重要傳輸手段。20世紀70年代起研制出了中小容量（8Mbit/s，34Mbit/s）的數字微波通信系統，這是通信技術由模擬向數字發展的必然結果。20世紀80年代后期，隨著同步數字系列（SDH）在傳輸系統中的推廣應用，出現了N×155Mbit/s的SDH大容量數字微波通信系統?，F在，數字微波通信和光纖、衛星一起被稱為現代通信傳輸的三大支柱。隨著技術的不斷發展，數字微波技術在固定寬帶接入領域也越來越引起人們的重視。

羅德與施瓦茨公司是歐洲最大的電子測量儀器生產廠商，一直活躍在測試與測量、信息及通信技術領域中。作為全球領先的測試與測量設備廠商，RS公司時刻關注著數字微波通信的發展，目前可提供IDU系統的從信號產生到信號分析的全套解決方案，即信號源、頻譜儀、矢量網絡分析儀及功率計。信號源能夠產生配置靈活的任意矢量調制信號，頻譜儀可對任意矢量調制信號進行調制域、頻域、時域測量分析，矢量網絡分析儀可對IDU和ODU進行端口駐波測試等，功率計可對IDU和ODU的輸出功率進行測試。

2 數字微波室內單元IDU測試儀器介紹

RS提供了一系列的儀器以滿足不同的IDU測試需求，本文中提到的測試儀器，包括信號產生方案和信號分析方案（見表1和表2）。

3 數字微波傳輸室內單元IDU測試解決方案

產品研發到生產的過程中，測試也可不同。在產品研發過程中，器件和模塊都需要進行測試，主要側重產品的性能好壞及擴展功能測試；在產品生產過程中，主要側重速度及穩定性。相對于這些不同的測試階段，RS均提供了相應的測試解決方案。

（1）RS提供了SMU200A＋FSQ/FSG+ZVB+NRP的研發測試解決方案

SMU200A可內置兩路獨立的信號源，其中一路用于產生有用信號，另外一路則可以產生規范定義的各種干擾信號。SMU200A可產生規范要求的衰落模擬和AWGN，這樣一臺SMU200A就能滿足規范對信號源的要求。頻譜儀FSQ具備同類產品中最佳的動態范圍，對雜散測試和ACLR測試是非常重要的。而FSQ的矢量信號分析模式則可對信號進行IQ域的分析，便于研發階段定位和故障分析。SMU200A+FSQ是業界所能提供的最緊湊、最強勁的研發測試解決方案。

（2）RS提供了SMBV100A+FSV/FSL+ZVL+NRP的IDU生產解決方案

生產解決方案是綜合考慮了系統測試項目、測試速度、可靠性、數據一致性和成本節約的解決方案，即SMBV100A+FSV/FSL+ZVL+NRP，適合室內單元IDU，室外單元ODU及天線等一系列網絡設備在內的測試需求。幫助客戶迅速地建立滿足要求的生產線。

針對數字微波室內單元IDU主要采用透明傳輸方式，RS提供標配功能的任意矢量調制信號產生和信號分析的K70選件，下面簡單介紹此功能。

●任意矢量調制信號的產生（見圖1）

圖1 Custom Digital Modulation Setting

在SMx內部可產生任意矢量調制信號，目前可支持調制類型參見表3。

從這些配置來看，SMx所能支持的調制方式已高達1024QAM，基本可以滿足所有使用透明傳輸的用戶；另外，SMx還可以支持I和Q數據偏移設置，進行IQ損傷模擬。例如，可以設定IQ相位偏移和IQ正交偏移等，方便用戶進行基帶研發。

●WinIQSIM軟件

WinIQSIM是RS公司開發的運行在PC機上的模擬軟件，它可以通過GPIB卡對信號源產生的信號進行靈活配置，支持GSM，IS-95，cdma2000，WCDMA，TD-SCDMA，WLAN802.11等各種數字標準信號，同時也支持任意矢量調制信號的配置。

WinIQSIM軟件中目前可以用戶自定義測試模式，修改任意配置，包括符號速率、編碼方式、濾波器選型及成型系數等。

●任意矢量調制信號的分析FS-K70

RS 矢量分析儀FSQ/FSG/FSV/FSU等都具有任意矢量信號分析功能，以FSQ為例，FSQ具有標準28MHz 解調帶寬，經擴展后可寬達120MHz，IQ 采樣點存儲深度高達705M，分析過程采用數字信號處理器硬件直接完成。其FS-K70及擴展解調帶寬功能原理框圖參見圖2。

圖2 FSQ-K70選件原理框圖

選件FSQ-K70 可以對各類數字調制信號進行分析，如MSK，PSK，QAM等調制方式，獲得分析結果。例如，EVM，頻率誤差，相位誤差，IQ不理想性，眼圖等，具體參見圖3。測試結果參見圖4。

圖3 FS-K70測量顯示窗口

圖4 FS-K70測量結果顯示

4 系統性能測試

在實際環境中，數字微波傳輸收發信機受到無線傳播信道非常大的影響。在很長一段時間里，對于數字微波傳輸設備在實際環境中的性能測試大多是到現場進行測試，這種做法的缺點就是成本太高，例如幾個相隔很遠的站點現場測試，需要搭建設備、微波天線等設備設施及人員，耗時、耗力，而且測試過程中會存在較多的未知和不可控的誤差因素（見圖5）。

圖5 數字微波傳輸無線信道模型

RS的雙通道信號源SMU200A由于可以模擬多徑衰落及高斯白噪聲的影響，因此可以解決數字微波IDU在實際環境應用中可能會出現的因素，例如衰落、多普勒效應、時延、損耗等。換句話說，需要采用無線信道模擬器來實現以上各類效應來進行測試，測試裝置及框圖參見圖6。

圖6 SMU200A和FSQ形成的方案

對于該測試，RS 推薦的測試方案為采用SMU200A+FSQ 實現的射頻衰落模擬器：

●SMU200A ：矢量信號源 (SMU-B14 ：衰落模擬器；SMU-B17 ：基帶輸入)。

●FSQ ：信號分析儀 (FSQ-B17 ：數字基帶接口)。

在此方案中，RS測試平臺不僅可以完成衰落模擬的試驗，同時也可以進行高斯白噪聲AWGN的模擬，簡化數字微波傳輸設備IDU的C/N和BER測試，具體參見圖7。

圖7 SMU200A進行BER~C/N測試方框圖

5 數字基帶測試

在研發階段，為了保證各級電路的功能和性能符合設計要求，分級測試是必要的。數字電路是數字微波室內單元信號處理的核心部分之一，數字微波傳輸設備的配置、編程、組網以及通信能力很大程度上取決于數字部分。因此，對數字電路部分進行測試是必不可少的。

作為歐洲最大的無線電測試、測量儀器制造商，羅德與施瓦茨公司對各種不同通信標準基站的射頻測試都擁有豐富的實際經驗，羅德與施瓦茨公司全系列的高性能儀表在基站、終端研發和生產中得到了廣泛應用。目前，RS推出的EX-IQ-Box設備可以提供靈活的數字接口輸入和輸出功能，能方便連接到RS的信號源和信號分析儀上，可進行接收機測量、發射機測量、信號源仿真及射頻前端模擬等功能。

通常，對發射部分數字電路測試時，會直接對電路輸出數字IQ 信號進行測試，分析其調制質量，如EVM；對接收部分數字電路測試時，會直接對其輸入數字IQ信號進行接收性能測試，也可以在源部分加入噪聲與衰落效應，進一步進行測試（見圖8）。

圖8 數字基帶測試平臺

根據以上要求，RS 推薦的測試方案為：

●SMU200A：矢量信號源。

●FSQ：矢量信號分析儀。

●EX-IQ-Box：數字IQ 信號格式轉換器。

矢量信號源SMU200A 和矢量信號分析儀FSQ 具備強大的信號產生和分析能力，是恰當的發射和分析性能測試工具。此外，對于數字電路部分的測試，SMU200A 和FSQ 均提供了數字IQ 的輸入／輸出接口，該接口為TRV290（RS 內部數字接口格式），為了與外部被測設備的數字接口匹配，RS 提供了EX-IQ-Box，該轉換器可TVR290 接口格式轉換為通用的數字信號接口格式，反之亦然。