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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。7 i1 d) n9 q8 g8 y$ g; N
WiMAX 接收测试
7 M2 T4 i2 {9 Q! x- Q7 H* B2 a7 P
]3 _( n9 q) R1 T! P1 A# [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。. G% M2 A( o$ W5 m. c5 b7 C: }
1 l2 Z/ `& j7 X) S( h6 y: j
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。0 ~! j: z7 L; X; b9 e7 U
无线帧设置* K5 c3 C. |$ }) o" M
0 |1 k3 ~! k1 z
OFDM模式
/ {& e: Z {3 U1 C" I
% M$ u/ k# `& _/ t: u6 L$ T* M8 @( P图1是OFDM TDD模式的帧结构。' ]& c# B* L" Y4 V8 q: u
( j7 ?5 ~( V: [; ^, |9 h0 `, [
4 T% r, K5 c9 }& Q3 ?9 K- ^: f1 m5 e5 x- j
图1 OFDM模式帧机构
/ b5 s! J. k& l- W; h. ] g5 E* B7 l- m. I" k B
下行子帧包含三个部分：Preamble(前导),FCH(帧控制头)和下行data burst。
Y( ~! O% |; @
7 \9 S9 q5 S' ^3 lPreamble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。4 c5 O* D2 ]! V% Y5 E% [2 Q$ t, g
3 P2 i- o, ~7 h" r7 f
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。
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4 y/ n$ f" ]! j1 C$ gDL 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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4 \% c! R: N" h3 a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。
! {; M; ~4 A/ ~& |OFDMA模式
1 E' v6 ~ ]. q+ r8 x& f/ m4 t: d, Y- @ Z. N5 V! S( \
图2是OFDMA模式的帧结构。
4 t# Q( Q7 k7 `& q+ z& h% w) H* N- f+ `2 V5 Y
' p; z# M! e& B+ U. F2 i% j1 } K+ j4 I: J5 l4 J
图2 OFDMA模式帧机构
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; W/ l5 R+ J7 J# n! k% I% ^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。9 r3 s6 y! F @, m. U
i0 r6 A* _! v; {
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。
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RS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。
# F3 D! j7 J: |) r. ZWiMAX信号产生应用
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3 |5 W0 O! ~) ~/ u3 a预设置帧结构& K; k( u, J' n! K6 `3 M6 D
& M3 \5 z% [/ H4 l
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。4 y$ ~- ?' q. M) g9 Y+ u, _; X' x
% C8 c9 c; `3 Y( u$ [" {' X8 @上下行信号同步发射/ p y6 T/ B5 A8 l% W4 \4 s
; \8 r% {6 n7 U! k" W
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。
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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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( A! Y) k+ G1 Q; dFDD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。
0 ?0 }3 r; \0 g* c/ O, X/ r$ z2 C; v
衰落模拟应用$ ?& }) r3 Z" b3 m
& @ Q ?0 Z5 F5 K8 a- \& h* ~. q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。- l/ f7 f3 F% T
. s5 M) }& H) n |$ o" y
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。7 R/ b# N% h2 x" c
WiMAX 发射测试% `7 i0 L7 E& e0 e7 H6 x* A3 Q7 q
6 C3 A! I1 n1 L2 q功率测量2 Z* ~) o% N! I
! K1 O N7 f/ N, |0 k
功率计测试：NRP提供了三种测量WiMAX信号功率的方法1 i f; m, O6 v+ g) ^# p! i, U
6 s$ b- N' }7 T( z& t; Z+ vDuty 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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, R# o+ h- f7 ^( `; c; D" ?% lScope 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。5 ^! Q: ]8 u3 `5 J7 D' _0 X
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其中后两种方法不需要知道WiMAX信号具体的帧结构信息。 X( `2 ^/ k+ H( F. {3 ^
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频谱仪测试; y( |$ G" f5 V3 y' x t4 g2 ?+ E
8 r! F$ h! q" e
时域测量" m2 @3 j8 W' `5 z) Z' o( T
# H! v. O L! {
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。7 j8 W* B/ [$ t3 Z! U3 d1 Y
) {/ v6 z! @6 y( H
9 M2 h+ B+ g2 Q# \
& @; W, Q* m. ^' P# q
图3 对WiMAX信号的Preamble功率进行测量(时域)
1 n0 l- B( A' y! q8 [# j& z4 c7 G5 A' n6 m& p% d' N$ C( h( K
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。
9 c9 `0 s: p1 E频域测量6 Q9 P% t* h7 o* Z; A7 V, F) A; p
l6 G7 v& F# D5 X8 j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% m; Z, e' [, x- }1 ]5 @$ m5 |- G- T5 J
# G$ X" K0 b. s
·WiMAX' `2 \% R" s2 H' L
. q4 I1 f l- |5 l. OB3dB=1.798MHz, B60dB=2.248MHz→SF60/3=1.25
6 J2 q. X3 @/ |: \, l$ U& q4 \
0 S) \1 S- _: h6 W* t4 ^·RBW filter 10kHz
) d( R0 V$ A6 g% N: d6 j
; O) V4 s' F+ Q8 f4 B" XB3dB=9.91kHz, B60dB=53.45kHz→SF60/3=5.39
8 m" Q, h* X+ E* X" V
+ D; ?6 g e3 M# o4 p·RBW filter 200kHz
% L) g/ @ W; F1 Q# {& ~; ^3 O
=196.5kHz, B60dB=1.898MHz→SF60/3=9.66
. z$ h1 V3 e; v3 J' c* p8 L5 J" ~; w- V) ]8 G! }: i) b) e* m
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。6 O" t; m8 k% _/ B* l! Q
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发表于 2020-8-7 13:24
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