IEEE802.16-2004 WiMAX物理层操作和测量([测试测量]

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IEEE802.16-2004 WiMAX物理层操作和测量(2)

发布时间:2006年10月29日点击次数:1719

来源:安捷伦科技有限公司作者:

2、发射频谱平坦度

在正常系统工作期间,所有上行链路和下行链路传输都从前置码开始。由于接收机靠这些前置码和发射机同步,以及执行各种信道评估和均衡处理,因此这些前置码至为关键。前置码使用QPSK调制,并且没有嵌入的BPSK导频。所以前置码最适合规定所有子载波上的频谱平坦度。802.16-2004标准规定了将从 “信道评估步骤”取得的数据,即前置码。其指标规定为“相邻子载波间的绝对差不得超过0.1dB”。在前置码中,由于仅实际使用200个子载波的一半或四分之一,因此前置码中的相邻载波间距要宽于数据突发。

表3. 发射机频谱平坦度指标

（1）推荐的RF测试设备

Agilent PSA系列和VSA软件,带选件B7S WiMAX分析软件。

（2）Agilent测量设备

·把DUT设置为发送有效输出功率,其帧结构有正确的前置码;
·使用推荐的测试设备测量DUT频谱平坦度。需要比较各子载波与相邻子载波的相对幅度;
·重复第2步,在RF频率和功率级各段边界处的性能可能擦边。

（3）使用带WiMAX分析软件Agilent 89600的考虑

VSA分析软件提供信道均衡功能,此功能最适合用于测量前置码平坦度。该分析软件像典型接收机那样用前置码进行信道评估。信道评估的步骤之一是确定前置码的频率响应（或频率平坦度）。这项测量示出所测前置码的频谱平坦度。

下面是来自该分析软件的显示,它示出为得到完美平坦度,需要用均衡器响应校正前置码。其标度为0.05dB/格,因此对于各类载波,该响应能容易地落在0.1dB平坦度指标之内。

这项测量使用的前置码只包括偶数号载波。为评估奇数号载波的信道响应,软件在二个相邻的偶数号载波间使用简单的线性内插。为确定各子载波的相对平坦度,可容易地把线数据下载到电子表中,以进行与测试极限的比较。

图8. 使用Agilent 89601A得到的频谱平坦度或信道频率响应

（4）测试考虑

虽然标准规定这项测量仅对前置码进行,但由于所有BPSK和QPSK调制子载波有相同的幅度,因此对于BPSK或QPSK调制,也能用数据突发（代替前置码）表徵发射机指标。

3、发射机星座误差

这项测试是测量发射机的调制精度。为保证接收机能以最少的解码错误解调,发射机必须有精确的调制。这项测量类似于其它许多通信标准中使用的误差矢量幅度（EVM）。802.16引入一个新的术语──相对星座误差（RCE）。在标准中定义了专门的算法。这一测量方法确定各星座点的幅度误差,以及对多个符号、帧和包一起的RMS平均。

七种突发形式（调制/编码类型）中的每一种形式都有以dB表示的RCE指标。下表示出各突发形式允许的RCE。

表4. 发射机星座误差的指标

（1）推荐的RF测试设备

频谱分析仪（如E4440A）,带WiMAX分析软件（89600选件B7S）。

·DUT应设置至发送有效子帧（数据突发跟著前置码）;
·用推荐的测试设备测量DUT相对星座误差;
·重复第2步,在RF频率、调制类型和功率级各段边界处。

（3）使用带WiMAX分析软件Agilent 89600的考虑

图10示出使用VSA软件的星座误差测量结果。显示包括图形输出（帮助查错）和给出RCE计算数值结果的表格功能。这项计算是在解调特性配置中对所定义全部符号的平均结果。

bsp; 图9. IQ星座的图形显示

图10. RCE结果的数值显示

（4）测试考虑

在MeasSetup Demod Properties的情况下,分析软件可以指定用捕获RF信号中的哪些符号计算测量结果。这样,用户就能选择具有特定调制类型的特定符号。由于各种调制类型都有自己的RCE指标,因此这样做是必要的。802.16-2004标准规定了符号中可用于计算星座误差的杏行г夭āＵ馐荲SA软件中实现的算法。

4、发射机频谱模板

这项测试是测量发射机的频谱形状,以验证发射机在分配信道带宽外未传送过高的能量。大多数WiMAX部署的频段受地区规章管制,由于各地区规章间有很大差异,因此802.16规范除“非许可”外,未规定任何操作的频谱模板。这里定义的测量步骤是相同的,但用户必须确定特定的极限,这取决于该设备的部署地区。

图11示出对802.16“未许可”操作的频谱模板规范。

（1）推荐的RF测试设备

频谱分析仪（如E4440A）,带WiMAX分析软件（89600选件B7S）。

（2）Agilent测量设备

·DUT应设置至发送带有前置码和数据突发的有效子帧;
·用推荐的测试设备测量DUT的频谱输出;
·重复第2步,在RF频率、调制类型和功率级各段边界处。

（3）使用带WiMAX分析软件Agilent 89600的考虑

这一推荐的测试配置用于测量和显示各种所选分辨率带宽和视频带宽时的频谱输出。虽然软件并未执行“通过_失败”测试,但您可以定义线,这是观察频谱是否在推荐频谱模板之上或之下的易行方法。

（4）测试考虑

当发射机输出功率极低时,就没必要要求设备发射机模板比信道内功率低50dB。频谱模板规章通常有一些低于极限的绝对值（以dBm为单位）,用来规定这些低电平测量所要求的最低信道外功率。

5、非规定的发射机测量

有一些重要的发射机测量,如ACPR、最大输出功率、杂散和谐波在802.16-2004标准中未作规定,而把它留给“地区规章”。这样,测试极限将取决于设备将部署的地区,但这里描述的测试方法是通用的,能适用于几乎所有环境。

（1）ACPR/ACLR

邻道功率比（ACPR）或邻道泄漏比（ACLR）是“泄漏”至相邻或相间信道发送能量的度量。在理想情况下,发射机应把所有发送能量保持在所分配的信道内,但实际上总会有少量的发送能量出现在其它相近的信道。

频谱分析仪是进行这项测量的理想设备。第一步是测量信道内功率。然後分析仪重新调谐,使频率偏移1个信道,再测量“泄漏”功率。这两次测量的差即ACP 比

。根据不同应用,该值的典型范围为30dB至80dB。在某些情况下,当测量信道功率时,分析仪本身没有抑制信道内信号的足够能力。因此在测量信道信号外的小信号时,可用专门的陷波滤波器压缩信道内功率。

（2）最大输出功率

WiMAX应用的最大输出功率由地区规章按工作频段规定。在一般工作时,发射机通常只发送能让系统正常工作的足够功率。较高的输出功率会对系统和手持设备产生不必要的干扰;过高的输出功率还加大电池的损耗。功率计和频谱分析仪是进行输出功率测量的理想设备。

（3）杂散和谐波

典型RF输出级包括一些滤波设备,用以压缩发送中的有害“内部”信号。这些内部信号是正常信号产生过程（如混频、调制或放大）的有害副产物。一般可分成谐波和杂散两大类。谐波是主发射机频率的整数倍,因此能预知其出现频率。而杂散信号通常是振荡器或时钟频率与主发射机输出频率的内部混频所造成的镜像频率。

理解设备的框图能帮助了解杂散能量的可能来源,但通常是用“杂散搜索”扫描设备的整个输出频谱,以查找杂散能量。频谱分析仪是进行谐波和杂散测量的理想仪器。通常至少要测量5次谐波──也就是说对于3.5GHz信号,至少需要17.5GHz的频谱分析仪。

五、接收机测试

IEEE 802.16-2004 8.3.11项规定了接收机要求。这些测试包括∶

·8.3.11.1 - 接收机灵敏度;
·8.3.11.2 - 接收机相邻和相间信道抑制;
·8.3.11.3 - 接收机最大输入信号;
·8.3.11.4 - 接收机最大容许信号;
·8.3.11.5 - 接收机镜像抑制。

这五种接收机测试都可作为这里描述的接收机灵敏度测试的变体进行。接收机相邻和相间信道抑制测试需要另增一台作为干扰信号的RF源。该干扰源必须是OFDM调制信号。

接收机灵敏度使用包括调制和编码类型、SNR和输入电平等已知信号条件测量接收机的性能。在这些规定条件下,接收机必须以低于1x10-6的BER解码数据。IEEE 802.16-2004 8.3.11.1.项规定了特定的数据码型。表5归纳了对于各种带宽和调制类型的测试条件。

表5. 接收机灵敏度指标（dBm）

图12. 接收机测试的典型配置

（1）推荐的RF测试设备

Agilent E4438C ESG矢量信号发生器,带选件403（AWGN）和WiMAX应用软件N7613A Signal Studio。

（2）Agilent测量设备

·用该应用软件把RF信号发生器设置到产生上表中规定的测试信号。至DUT的RF输入电平是关键,必须把RF输出电平调整到高于表中规定的量值,以补偿RF源输出和DUT输入间的任何电缆损耗;
·设置DUT,以接收和解码包含802.16-2004标准中定义特定数据码型的连续数据包流。DUT必须计算BER,或向外部BER测试设备提供数据比特,由该设备通过把接收到的数据比特与预期值比较计算BER。BER计算是对不包括前向纠错的所有解码有效载荷数据进行;
·对所有有效调制和编码率重复这项测试。

（3）使用带Signal Studio软件Agilent ESG信号发生器的考虑

802.16-2004中描述的特定数据码型也作为ESG信号发生器用Agilent Signal Studio for WiMAX 应用软件的一部分。带选件403的ESG能以数字方式叠加AWGN噪声和产生具有高精度SNR和输出功率级的测试信号。由于有效载荷数据率因系统带宽、调制类型和编码率的不同而有很宽范围,因此执行这项测试所需的时间也会不同。采用QAM调制的高带宽系统只需要1s或2s的数据,而采用BPSK或QPSK 较低带宽的系统则至少需要运行好几秒。

Signal Studio软件带有MAC PDU编辑器,使用户能配置各种数据选择。IEEE 802.16-2004的特定有效载荷数据是这些选择中的一种。图13示出Signal Studio软件中MAC PDU编辑器的一张照片。

bsp;

图13. MAC PDU编辑器

相关文献

1、89600系列矢量信号分析软件89601A/89601AN/89601N12 ,技术资料,出版物号5989-1786EN
2、E4438C ESG矢量信号发生器,技术资料,出版物号5988-4039EN
3、89600矢量信号分析仪,技术资料,出版物号5988-7811EN
4、89600系列矢量信号分析软件WiMAX演示说明和应用指南,出版物号5989-2029EN
5、无线局域网的均衡技术的OFDM查错,应用指南1455,出版物号5988-9440EN

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