WiMax功率放大器測試解決方案

　　摘要： WiMax功率放大器的參數測試往往要求信號源和頻譜儀構成不同的配置，這些測試常常是耗時而費力的。對此，R&S 公司提供了一款在外部PC上運行的測試程序DemoMeas_WiMax，與信號源和頻譜儀一起，實現WiMax功放所有參數的自動化測試。

　　關鍵詞： IEEE 802.16;功率放大器;自動化測試;WiMax

　　WiMax簡介

　　WiMax ( worldwide interoperability for microwave access，微波接入全球互通)是基于IEEE 802.16標準的一種無線傳輸技術 。作為連接用戶“最后一公里”的技術， WiMax 被開發用于取代諸如 DSL等寬帶有線網絡，并支持移動寬帶無線接入，它采用OFDM傳輸技術來進行非視距( NLOS)連接，可提供高達75 Mbit/s的數據率。其中， IEEE 802.16-2004物理層又分為兩種模式：OFDM和 OFDMA(正交頻分復用)。在OFDM模式中，使用所有載波(200個)以TDD或FDD方式進行數據傳輸;在OFDMA 模式中，載波個數顯著增加，并分為若干自頻道(subchannelization)，為每個用戶指定一個或多個子頻道，同時為多個用戶提供服務。IEEE 802.16e主要為WiMax的移動應用而提出，其載波個數可根據使用的FFT基底(128，512, 1024, 2048)而顯著變化，韓國標準WIBRO即是802.16e的一個特例。與WLAN不同，WiMax 信號的帶寬不是固定的，而是在1.25MHz和28MHz之間可變。

　　功率放大器的主要測試參數

　　對于通用的功率放大器，主要關注以下測試參數：

　　(1) 功率增益，反映放大器對信號的放大能力;

　　(2) 1dB壓縮點，反映放大器的線性度，也即放大器放大大信號的能力;

　　(3) 最大輸出功率，實際上，前兩個指標即可反映放大器實際可用的最大輸出功率。它們用CW信號來測試，只要信號源射頻指標優異，具備功率掃描能力即可。

　　對于WiMax功率放大器，為了全面衡量放大器的性能，往往還關注以下測試參數。

　　(4) “突發”輸出功率：分為最小RMS “突發”輸出功率, 平均 RMS “突發”輸出功率和最大RMS “突發”輸出功率。

　　(5) 頻率誤差：頻率誤差可以用相對于頻譜儀中心頻率的載波頻率誤差來描述。收發信機間的頻率誤差將引起各個子載波頻譜相對于接收機FFT頻率的移動，產生載波間干擾(ICI)，如圖1所示。

圖1 頻率誤差引起的載波間干擾

　　(6) 符號時鐘誤差：指相對于系統采樣時鐘的參考符號時鐘與實際測量的符號時鐘之差。如果符號時鐘比參考時鐘低會使OFDM 信號比所要求的長，引起子載波間距減小;反之則引起子載波間距增加。兩種情況都產生載波間干擾，使信號的EVM性能惡化。

　　(7) EVM (誤差矢量幅度)： 這是最重要的測試參數之一，以保證放大器在輸出足夠功率的同時獲得良好的信號質量。 EVM 結果可以是對所有載波、數據載波和導頻載波。

　　(8) ACPR (鄰信道功率比)：ACPR指相鄰信道測得的功率與主信道功率之比，反映放大器失真對鄰信道的干擾。

　　(9) 頻譜平坦度：反映WiMax信號子載波的功率變化，它測量每個子載波的平均功率對所有子載波平均功率的偏離。

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　　(10) 頻譜差(spectrum difference)：測量突發前導部分相鄰子載波的功率差異。

　　(11) 頻譜模板(spectrum mask)：測量發信機發射頻譜的“輪廓”，以保證主信道外沒有過多的功率發射。

　　對于上述的(5)、(8)、(9)、(10)、(11)，雖然通用R&S 標準信號源的多載波連續波功能可以模擬一個WiMax信號來進行測量，但這樣往往調節麻煩而且不夠準確;而對于(4)、(6)、(7)則需要真正的WiMax信號才能進行測量，尤其是 EVM 。因此，一臺能產生WiMax信號的信號源對WiMax功放測試是必不可少的。

　　R&S WiMax功放測試解決方案

　　R&S公司為WIMAX功放測試提供了快速、準確的解決方案。測試設置如圖2所示，主要包括3部分。

圖2 WiMax功率放大器測試解決方案

　　(1)信號源： 使用SMU200A及選件SMU-K49，或者SMJ100A及選件SMJ-K49，都可以方便地產生 802.16 -2004- OFDM、WiMAX 802.16e OFDMA 和WIBRO 信號。其中SMU200A除具有極佳的射頻及基帶性能外，還帶有強大的衰落模擬功能，更適合研發使用。

　　(2)頻譜儀：FSQ系列頻譜儀及選件R&S FSQ-K92支持 802.16-2004-OFDM信號分析;或者使用FSQ及選件FSQ-K93支持WiMax 802.16e OFDMA 和WIBRO信號的分析;也可選擇FSL系列頻譜儀及選件FSL-K92支持 802.16-2004-OFDM信號的分析。

　　(3)外部PC軟件DemoMeas_WiMax：通過 GPIB 或 LAN 控制信號源(SMU200和SMJ100) 和頻譜儀(FSQ和FSL) 。如圖3所示，用戶只需在左邊欄目選擇待測的參數，軟件可自動完成測試所需的設置，而且同時生成測試報告。

圖3 DemoMeas-WiMax軟件窗口

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　　此外，對于OFDM、OFDMA和WIBRO三種標準，要求的測試參數有所不同，因此DemoMeas_WiMax為用戶提供的選擇也有所差異(參考表1)，它包括一系列的設置文件分別對應于這三種標準，用戶可選擇對上行(uplink)或者下行(downlink)進行測量，并可按需要編輯這些設置文件。

表1 WiMax三種標準的測試參數

　　總之，作為無線測試領域的引導者，羅德與施瓦茨公司的WiMax功放測試方案基于其性能優異的信號源和頻譜儀，充分體現了自動化測試的優越性，具有簡單，快速、準確的特點，極大的提高了用戶的測試效率。