WiMax功率放大器测试解决方案

　　摘要： WiMax功率放大器的参数测试往往要求信号源和频谱仪构成不同的配置，这些测试常常是耗时而费力的。对此，R&S 公司提供了一款在外部PC上运行的测试程序DemoMeas_WiMax，与信号源和频谱仪一起，实现WiMax功放所有参数的自动化测试。

　　关键词： IEEE 802.16;功率放大器;自动化测试;WiMax

　　WiMax简介

　　WiMax ( worldwide interoperability for microwave access，微波接入互通)是基于IEEE 802.16标准的一种无线传输技术 。作为连接用户“一公里”的技术， WiMax 被开发用于取代诸如 DSL等宽带有线网络，并支持移动宽带无线接入，它采用OFDM传输技术来进行非视距( NLOS)连接，可提供高达75 Mbit/s的数据率。其中， IEEE 802.16-2004物理层又分为两种模式：OFDM和 OFDMA(正交频分复用)。在OFDM模式中，使用所有载波(200个)以TDD或FDD方式进行数据传输;在OFDMA 模式中，载波个数显著增加，并分为若干自频道(subchannelization)，为每个用户指定一个或多个子频道，同时为多个用户提供服务。IEEE 802.16e主要为WiMax的移动应用而提出，其载波个数可根据使用的FFT基底(128，512, 1024, 2048)而显著变化，韩国标准WIBRO即是802.16e的一个特例。与WLAN不同，WiMax 信号的带宽不是固定的，而是在1.25MHz和28MHz之间可变。

　　功率放大器的主要测试参数

　　对于通用的功率放大器，主要关注以下测试参数：

　　(1) 功率增益，反映放大器对信号的放大能力;

　　(2) 1dB压缩点，反映放大器的线性度，也即放大器放大大信号的能力;

　　(3) 输出功率，实际上，前两个指标即可反映放大器实际可用的输出功率。它们用CW信号来测试，只要信号源射频指标优异，具备功率扫描能力即可。

　　对于WiMax功率放大器，为了全面衡量放大器的性能，往往还关注以下测试参数。

　　(4) “突发”输出功率：分为RMS “突发”输出功率, 平均 RMS “突发”输出功率和RMS “突发”输出功率。

　　(5) 频率误差：频率误差可以用相对于频谱仪中心频率的载波频率误差来描述。收发信机间的频率误差将引起各个子载波频谱相对于接收机FFT频率的移动，产生载波间干扰(ICI)，如图1所示。

图1 频率误差引起的载波间干扰

　　(6) 符号时钟误差：指相对于系统采样时钟的参考符号时钟与实际测量的符号时钟之差。如果符号时钟比参考时钟低会使OFDM 信号比所要求的长，引起子载波间距减小;反之则引起子载波间距增加。两种情况都产生载波间干扰，使信号的EVM性能恶化。

　　(7) EVM (误差矢量幅度)： 这是重要的测试参数之一，以保证放大器在输出足够功率的同时获得良好的信号质量。 EVM 结果可以是对所有载波、数据载波和导频载波。

　　(8) ACPR (邻信道功率比)：ACPR指相邻信道测得的功率与主信道功率之比，反映放大器失真对邻信道的干扰。

　　(9) 频谱平坦度：反映WiMax信号子载波的功率变化，它测量每个子载波的平均功率对所有子载波平均功率的偏离。

　　(10) 频谱差(spectrum difference)：测量突发前导部分相邻子载波的功率差异。

　　(11) 频谱模板(spectrum mask)：测量发信机发射频谱的“轮廓”，以保证主信道外没有过多的功率发射。

　　对于上述的(5)、(8)、(9)、(10)、(11)，虽然通用R&S 标准信号源的多载波连续波功能可以模拟一个WiMax信号来进行测量，但这样往往调节麻烦而且不够准确;而对于(4)、(6)、(7)则需要真正的WiMax信号才能进行测量，尤其是 EVM 。因此，一台能产生WiMax信号的信号源对WiMax功放测试是必不可少的。

　　R&S WiMax功放测试解决方案

　　R&S公司为WIMAX功放测试提供了快速、准确的解决方案。测试设置如图2所示，主要包括3部分。

 

 

图2 WiMax功率放大器测试解决方案

　　(1)信号源： 使用SMU200A及选件SMU-K49，或者SMJ100A及选件SMJ-K49，都可以方便地产生 802.16 -2004- OFDM、WiMAX 802.16e OFDMA 和WIBRO 信号。其中SMU200A除具有的射频及基带性能外，还带有强大的衰落模拟功能，更适合研发使用。

　　(2)频谱仪：FSQ系列频谱仪及选件R&S FSQ-K92支持 802.16-2004-OFDM信号分析;或者使用FSQ及选件FSQ-K93支持WiMax 802.16e OFDMA 和WIBRO信号的分析;也可选择FSL系列频谱仪及选件FSL-K92支持 802.16-2004-OFDM信号的分析。

　　(3)外部PC软件DemoMeas_WiMax：通过 GPIB 或 LAN 控制信号源(SMU200和SMJ100) 和频谱仪(FSQ和FSL) 。如图3所示，用户只需在左边栏目选择待测的参数，软件可自动完成测试所需的设置，而且同时生成测试。

 

图3 DemoMeas-WiMax软件窗口

　　此外，对于OFDM、OFDMA和WIBRO三种标准，要求的测试参数有所不同，因此DemoMeas_WiMax为用户提供的选择也有所差异(参考表1)，它包括一系列的设置文件分别对应于这三种标准，用户可选择对上行(uplink)或者下行(downlink)进行测量，并可按需要编辑这些设置文件。

表1 WiMax三种标准的测试参数

　　总之，作为无线测试领域的引导者，罗德与施瓦茨公司的WiMax功放测试方案基于其性能优异的信号源和频谱仪，充分体现了自动化测试的优越性，具有简单，快速、准确的特点，极大的提高了用户的测试效率。