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WiMAX技术要在具体的应用场景中体现出自身的优势,才能得到市场的认可,这就需要通过应用测试来衡量系统的性能参数。WiMAX的测试方法分为三部分：协议分析、无线射频分析,传输性能分析。根据协议分析、无线射频分析和传输性能分析得出测试的综合结果。3 d9 [0 ~6 W/ l
WiMAX 接收测试2 @$ C3 R: A& o2 U4 w* {" D
# V) P$ j' T/ Q在进行WiMAX放大器及模块测试时,需要输入一个理想的测试信号;在进行BS(基站),RS(中继站)或SS(终端)接收机性能测试时,需要输入一个经过空间信道传输的测试信号。
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9 z+ _, O0 }2 F: K6 I8 \; {数字矢量信号源SMU/SMJ/SMATE可以产生包含了完整的无线帧设置,MAC(媒体接入层)设置,信道编码等符合规范或用户自定义的WiMAX信号。
) X3 p8 |0 V G+ y/ L% i: S无线帧设置
( n! t5 c$ h: ^8 ?+ c& {: d/ S# g l/ ~# H6 f5 d
OFDM模式
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& I; p( n p' l, \0 n2 s图1是OFDM TDD模式的帧结构。
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$ O9 A! M8 k: ]; l" `& O
" F: v9 @" X+ C6 g! i9 B, f
# M( }; C7 j* {9 i. e
图1 OFDM模式帧机构
+ V. j! w, ]6 ^6 F' S9 {. y+ I& }& _ T- X$ |8 z$ }, ~
下行子帧包含三个部分：Preamble(前导),FCH(帧控制头)和下行data burst。
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* B D3 R) o9 Q$ N5 E' _( OPreamble位于上下行子帧的起始,用于收发信机之间的同步以及信道估计。在符号结构上分为long preamble和short preamble：long preamble用于下行子帧,由两个符号组成,其中第一个符号每四个子载波出现一次,第二个符号每两个子载波出现一次。Short preamble用于上行子帧,由一个符号组成,每两个子载波出现一次,如果下行子帧传输多个data burst,那么每个burst之间的midamble也是 short preamble。
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FCH(Frame control header)位于Long Preamble之后,由一个符号组成,包含了一些系统信息如基站ID和DL data burst的属性,用于接收机进行解调。
; V- _/ d8 K( u( M5 f' ~* l3 a5 {
9 \3 c" M% i; `( e+ cDL Burst包含了MAC PDU(协议数据单元)和一些广播信息,如DL-MAP、UL-MAP、DCD(下行信道描述)、UCD(上行信道描述)。一个完整的PDU应由48比特的MAC Header,Payload(资料段)和循环冗余校验CRC组成。
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上行子帧除了Preamble和UL PDU之外,还包含了ranging(测距)部分。Ranging的过程是由SS发送请求给BS,以进行发射功率,时延和频偏的调整。
+ q; |6 b. g. M. n0 w3 NOFDMA模式
) h. J% v! g0 w: B6 G% p6 [8 L' r3 o( b9 v
图2是OFDMA模式的帧结构。/ p" z# \8 _3 c- n6 w
* f& @2 I i) V% l+ d; E9 J0 Q/ B
3 n5 y1 b/ W4 k9 H4 ^# T6 A* z3 `6 ^0 ]9 l$ A- k
图2 OFDMA模式帧机构1 M) d5 f% g8 U! H/ o; w4 o5 M
/ I, ~- b6 B6 _( S
由于引入了基于logical subchannel(逻辑子信道)的Access,OFDMA的无线帧结构要复杂一些。图2显示了由symbol number和subchannel number组成的帧结构平面,Preamble,FCH,广播信息和data burst都分布在此平面上。这个平面由Zone和segment组成,它们彼此通过symbol offset和subchannel offset区分。% s' q2 G8 b6 ^0 B/ Y( P8 ^
W! X3 m# |7 h4 \! X7 t1 p) N' w' N对于subchannel的使用分为PUSC和FUSC,即部分使用subchannel和全部使用subchannel,而subchannel分为六组,其数量由FFT Size决定,FFT Size 2048/1024/512/128分别对应60/30/15/3个subchannel。4 l* i) w# n8 d+ X! B+ ]
# f& F C& O' ?1 g4 }- VRS信号源SMU目前可支持Preamble, FCH, DL-map, UL-map, ranging, MAC PDU(MAC Header ayload;CRC)的自动生成或自定义设置。对于OFDMA(WiBro)模式,可支持多达8个Zones和3个segments的配置。0 |% ^' T, T8 L& k
WiMAX信号产生应用9 p' a+ z T [9 i. s9 J1 _
7 Z v0 d) e6 e6 d预设置帧结构
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802.16测试规范中并没有定义类似于3GPP的test model,只是给出了一些用于接收机灵敏度测试的test message,在SMU中预设置了三种不同长度(288/864/1536bits)的message,并且每一种message都提供了不同的调制方式和编码速率。这项应用可以方便快捷的生成WiMAX信号。
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1 _9 T3 B3 f: `8 L6 v上下行信号同步发射
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% d) z' Z9 L) c9 \在一些基站,直放站,模块等测试环境中,常常需要WiMAX信号同时包含上下行部分,模拟相互之间的干扰。内置两个信号通路的SMU提供了该项功能。! B, B Z7 [1 b
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TDD模式：通过基带单元A触发基带单元B,并且在基带部分进行叠加,再通过调整两者之间的触发时延,便可以用一路射频通道输出包含完整上下行数据的TDD信号。
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FDD模式：如果上下行信号载频间隔不超过+/-40MHz,则可以通过上述基带叠加功能,再设置相应的频偏即可;如果载频间隔较大,则可以通过两路射频分别输出同步触发的上下行信号。2 D+ M/ h" F: u: [
" |) [* v! j6 w衰落模拟应用
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收发信机之间的传输常常在空间信道下进行,其间不仅存在视距传播,还包含了由于环境影响产生的反射和折射,以及在移动状态下产生的多普勒频移等。SMU提供了多达40个路径的衰落仿真器,可以模拟多种衰落属性以及动态衰落环境。1 j+ z% D1 M- r0 k; i, s
4 Y. |' M$ I3 k2 h
WiMAX规范暂未给出标准的衰落模型,目前一般使用3GPP规范提供的模型或SUI1-6(Stanford University Interim)进行测试,而WiMAX Forum的技术工作组也在讨论是否在这些模型的基础上衍生出WiMAX的测试标准。# A1 N8 @4 }' h4 L" j! K
WiMAX 发射测试 ?6 ]5 E1 b+ W
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功率测量! O; A$ I* o2 U. Q* ^/ {: e
4 u' e9 n4 Q4 K功率计测试：NRP提供了三种测量WiMAX信号功率的方法
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- C7 G$ O+ u; o) T% K* k( sDuty cycle：已知Frame周期和Burst长度,即占空比,可用该模式测试Burst平均功率。
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Scope Mode：通过测量Power Vs Time,进行门限扫描,可以得出Burst平均功率。
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Burst Mode：通过功率探头的触发功能进行Burst捕获,得出Burst平均功率。
) ?3 p5 ~8 _8 G( W0 w& J: o1 f# w. Z% e0 W9 p% q& R3 y
其中后两种方法不需要知道WiMAX信号具体的帧结构信息。
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频谱仪测试/ Y9 ]/ i& a i; Z. u k8 [9 I
, Y) K6 T, @; v6 W& N. w+ [
时域测量9 |. T- m5 J& ~. d p
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图3显示的是时域上对WiMAX信号的Preamble功率进行测量,为了准确的得出测量结果,需要使得测量带宽覆盖WiMAX信号带宽。
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2 K8 Y9 {( B1 z0 G" d5 E# o Q4 P图3 对WiMAX信号的Preamble功率进行测量(时域)# x! D1 n7 `0 f8 N# g+ N* N; w
, {3 ]( E- W) Q4 B
由于仪器当中使用的滤波器SF(shape factor)不一样,如果使用模拟中频滤波器,其带宽要等于5倍的信号带宽;如果使用信道滤波器,其带宽要大于信号带宽。
% F) k8 ~. L4 z% u! |& N. m$ z频域测量6 v& T3 {8 e0 s
( a' j9 b4 x1 W首先要使WiMAX信号的SF尽量接近滤波器的SF，由该组数据可看出应选择10KHz RBW
1 L8 l6 N, n3 e* W% x9 {1 l; X: L2 N9 W0 d3 @$ Y5 R" t+ i$ C4 n
·WiMAX9 Y3 i: K) |) I
( c8 _ E+ B: Q8 S; W6 o7 JB3dB=1.798MHz, B60dB=2.248MHz→SF60/3=1.25
* l; i9 W9 d& O; s$ I! T; V8 p. R" Y, N7 H( @: N% P9 m4 a
·RBW filter 10kHz
* l: M3 _3 f6 i; `' b5 g
% h8 L: E I( z5 y- J& NB3dB=9.91kHz, B60dB=53.45kHz→SF60/3=5.39. |* ?3 j# d5 f1 f* s6 q
# `; W1 M- Y1 ]7 u+ y·RBW filter 200kHz
& ~& W+ N" q; I8 y: ], x1 j; O& T( a; k! X5 l2 H
=196.5kHz, B60dB=1.898MHz→SF60/3=9.66, _1 V, T$ n: y7 r* T
( e7 @+ E: [8 R( F4 Y2 ]其次要选择合适的扫描时间，TSweep=NSweep points·TSignal Cyde，假设频谱仪的扫描点数为625，被测信号周期10ms，则最小扫描时间是6.25s，如果扫描时间过短，每个扫描点不能覆盖一个完整的信号周期，则不能反映其真实的频域信息。
@ h* k) Q( v$ _" k$ K$ J |
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发表于 2020-8-7 13:24
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