破解WiMAX物理层测试瓶颈

    -罗德与施瓦茨中国有限公司产品支持经理 安毅

　　WiMax技术的发展对WiMax物理层测试所对应的接收和发射测试也提出了更高要求，R&S对此提供了有针对性的测试解决方案。

　　WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access，它是一种无线城域网技术(WMAN)，一个基站就可为3到10公里半径范围内的多个固定用户提供最大100Mbps的下行数据传输速率，以及为3公里半径范围内的多个移动用户提供最大15Mbps的下行数据传输速率。WiMAX目前主要有两种国际标准，它们分别是IEEE802.16-2004和IEEE802.16e-2005。IEEE802.16-2004是对802.16a和802.16d的修订，主要用于固定宽带无线接入，包含OFDM和OFDMA技术；IEEE802.16e-2005标准是IEEE802.16-2004标准的扩展，它增加了对移动宽带数据接入的支持。

　　物理层测试

　　在WiMAX的技术中，主要采用OFDM技术作为非视距连接(NLOS)的信号传输方式。众所周知，OFDM信号由一些正交的载波构成，每个载波上均进行数字调制，与相同数据速率的单载波技术相比，OFDM信号具有更长的符号周期，所以，该技术具有很强的抗多径衰落的性能。此外，在载波上应用的调制方式是BPSK、QPSK、16QAM和64QAM，各种调制根据传输速率的要求自适应切换。和无线局域网WLan相比，WiMAX信号带宽不固定，可以从1.25MHz变化到28MHz。在IEEE802.16-2004中，有OFDM和OFDMA两种模式，在OFDM模式中，具有200个子载波，并可按TDD或FDD方式工作；在OFDMA模式中，子载波数目可变，并为每个用户分配载波组(子信道)来传输该用户数据，载波数目大大增加。IEEE802.16e-2005支持移动或者漫游宽带数据接入。韩国标准WiBro是一种特殊的802.16e技术。

　　对于WiMAX设备而言，物理层测试(RF测试)是保证其具有良好质量和正常工作的必需手段。测试主要分为接收机测试和发射机测试；除此之外，放大器和其他器件均需要类似的测试过程。R&S公司根据WiMAX测试的需要，推出了相应的WiMAX信号产生和信号分析的设备，能对接收和发射部分进行完备的测试，以对WiMAX设备进行全面的评估。

　　接收机测试

　　R&S公司的数字信号源SMU，SMJ，和SMATE配合相应WiMAX选件SMx-K49可以支持各类WiMAX信号的产生，包括信号帧内容配置，信道编码等。利用该设备，可以生成所需WiMAX信号进行接收机的测试。

　　WiMAX信号产生

　　在SMU中，可以完成IEEE802.16-2004，IEEE802.16e-2005和WiBro信号的生成。在信号生成过程中，根据测试的要求，对信号各项重要的参数进行设置。如物理层模式(OFDM/OFDMA)，双工方式(TDD/FDD)，上下行，帧结构，Zone/Segment，信号带宽，调制方式，burst类型，数据长度，子信道等。

　　其中，WiMAX信号生成具有以下特点：OFDMA模式中，支持多达8个Zone，每个Zone可以单独进行配置，其类型可以设置为FUSC、PUSC、AMC2×3和Sounding。OFDMA模式中，Burst信道编码支持CC和CTC。

　　支持空时编码，可以选择MatrixA或MatrixB，再配合SMU双通道的设计概念，可以非常方便地产生经过衰落的发射分集的两路信号。

　　衰落模拟

　　为了测试WiMAX接收机的性能，尤其是802.16e，衰落环境下的测试显得尤为重要。SMU200A内置了衰落模拟器，可以模拟单通道40径或者双通道20径的衰落环境，每个路径均可进行相应参数的设置，如损耗、延时、移动速度、多普勒频移等。目前，SUI(Stanford University Interim)模型(SUI1-SUI6)可以用来进行相关的WiMAX衰落测试，在SMU200A的衰落模拟器中，预定义了SUI模型，用户可直接调用。

　　MIMO

　　MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术通过天线系统实现空间复用来增加带宽利用的效率，在新的高速数据业务系统中得到了广泛的应用，如802.11n，LTE，WiMAX等，因此，对于WiMAX的测试，MIMO是必不可少的部分。

　　SMU200A具有双通道的设计概念，在每个通道都能够独立产生所需WiMAX信号；在具体的WiMAX信号配置中，支持相应的空时编码，以区分不同天线的信号；此外，SMU200A的衰落模拟器可以分别工作在两个通道，两个衰落通道可以设置其相关性。因此，SMU200A可以完全支持用于发射分集(2×1)和接收分集(1×2)的测试。对于2×2的MIMO或者多于2×2的MIMO，例如beamforming，R&S公司将会在近期推出基于SMU200A的实现方案，因此，SMU200A会支持WiMAX中全面的MIMO测试。

　　发射机测试

　　R&S公司的信号分析仪FSQ配合相应的WiMAX选件FSQ-K93可以进行各类WiMAX信号的分析，包括频域特性，时域特性和调制质量。利用该设备，可以进行完备的WiMAX发射机测试。在FSQ中，对WiMAX信号的分析结果以数值列表方式显示。

　　在数值列表中，包括了EVM、IQ不理想性、频域和时域功率、符号时钟误差、频率误差、CINR、RSSI、Crest Factor和导频BER等参数测试结果。此外，FSQ还提供了众多分析参数的图形结果显示，包括了：EVM对应于符号和载波的变化，相位频率误差对应于Preamble的变化，频谱平坦度，群延时，星座图，bit流，Burst统计信息，频谱发射模板(IEEE，ETSI)，邻信道功率和CCDF等。

　　此外，FSQ还具有以下特点：对于802.16e-2005的OFDMA信号，FSQ支持自动解调，即FSQ可以自动分析信号中所包含的MapBurst的信息，从而无需手动配置所分析信号的帧内容而自动获得解调分析结果。FSQ可以从信号源(例如SMU200A)通过LAN自动加载WiMAX信号的配置文件，从而使得分析过程变得更为简单，尤其适用于放大器等器件的测试。并且，R&S将于近期推出针对MIMO测试的信号分析方案，甚至包括了相位相干的多通道分析功能。可见，信号分析仪FSQ可以对各类WiMAX信号进行分析，从而对WiMAX发射机的质量作出全面的评估。