1  WiMAX簡(jiǎn)介

　　WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即微波互聯(lián)接入。WiMAX也叫802·16無(wú)線城域網(wǎng)或802.16。WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，采用了代表未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來(lái)越高。

　　無(wú)線接入互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的巨大需求推動(dòng)了無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)寬帶化，IP化和移動(dòng)化成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。WiMAX的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

　?。?）OFDM/OFDMA

　　正交頻分復(fù)用OFDM是一種高速傳輸技術(shù)，是未來(lái)無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)/下一代蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在WiMAX系統(tǒng)中，OFDM /OFDMA技術(shù)為物理層技術(shù)。

　　（2）HARQ

　　HARQ技術(shù)因?yàn)樘岣吡祟l譜效率，所以可以明顯提高系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)因?yàn)橹貍骺梢詭?lái)合并增益，間接擴(kuò)大了系統(tǒng)的覆蓋范圍。

　?。?）AMC

　　AMC在WiMAX的應(yīng)用中有其特有的技術(shù)要求，由于AMC技術(shù)需要根據(jù)信道條件來(lái)判斷將要采用的編碼方案和調(diào)制方案，所以AMC技術(shù)必須根據(jù) WiMAX的技術(shù)特征來(lái)實(shí)現(xiàn)AMC功能。

　?。?）MIMO

　　對(duì)于未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，如何能夠在非視距和惡劣信道下保證高的QoS是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，也是移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。對(duì)于SISO系統(tǒng)，如果要滿足上述要求就需要較多的頻譜資源和復(fù)雜的編碼調(diào)制技術(shù)，而頻譜資源的有限和移動(dòng)終端的特性都制約著SISO系統(tǒng)的發(fā)展，所以MIMO是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。MIMO技術(shù)主要有兩種表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼，這兩種形式在WiMAX協(xié)議中都得到了應(yīng)用。圖1為MIMO系統(tǒng)原理圖。

　　圖1 MIMO系統(tǒng)原理圖

2  WiMAX射頻模塊測(cè)試

2.1  WiMAX發(fā)射機(jī)測(cè)試

　　以功率放大器為例，說(shuō)明WiMAX發(fā)射機(jī)的測(cè)試。

　　為了全面衡量WiMAX功放的性能，除了傳統(tǒng)的增益，1dB壓縮點(diǎn)和輸出功率外，往往還需要測(cè)試以下參數(shù)：

　　圖2 頻率誤差引起的載波間干擾

　?。?）“突發(fā)”輸出功率。

　?。?）頻率誤差。（見(jiàn)圖2）。

　?。?）符號(hào)時(shí)鐘誤差。

　　（4）EVM（誤差矢量幅度）。

　?。?）ACPR（鄰信道功率比）。

　　（6）頻譜平坦度。

　?。?）頻譜差（Spectrum Difference）。

　　（8）頻譜模板（Spectrum Mask）。

　　R&S為WIMAX功放測(cè)試提供了快速、準(zhǔn)確的解決方案。測(cè)試設(shè)置如圖3所示，主要包括3部分：

　　圖3 R&S的WiMAX射頻模塊測(cè)試解決方案

　　●信號(hào)源：使用R&S信號(hào)源SMU200A或SMJ100A并加上相應(yīng)選件K49，就可以方便地產(chǎn)生802.16 -2004-OFDM，WIMAX 802.16e OFDMA和WIBRO信號(hào)。其中，SMU200A除具有的射頻及基帶性能外，還帶有強(qiáng)大的衰落模擬功能，更適合研發(fā)使用。

　　●頻譜儀：R&S FSQ系列頻譜儀及選件R&S FSQ-K92可支持 802.16-2004-OFDM信號(hào)分析；或者使用R&S FSQ及選件FSQ-K93，可以支持WiMAX 802.16e OFDMA和WIBRO信號(hào)的分析；也可選擇R&S FSL系列頻譜儀及選件R&S FSL-K92，支持802.16-2004-OFDM信號(hào)的分析。

　　●的外部PC軟件DemoMeas_WiMAX：它通過(guò)GPIB或LAN控制R&S信號(hào)源（SMU200或SMJ100）和頻譜儀（FSQ或FSL）。如圖4所示，用戶只需在左邊欄目選擇待測(cè)的參數(shù)，軟件可自動(dòng)完成測(cè)試所需的設(shè)置，而且可同時(shí)生成測(cè)試。

　　圖4 在FSQ上進(jìn)行WiMAX頻譜和星座圖測(cè)試界面

2.2  WiMAX接收機(jī)測(cè)試

　　為了測(cè)試WiMAX接收機(jī)的性能，尤其是802.16e，衰落環(huán)境下的測(cè)試顯得尤為重要。SMU200A內(nèi)置了衰落模擬器，可以模擬單通道40 徑或者雙通道20徑的衰落環(huán)境，每個(gè)路徑均可進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置，如損耗、延時(shí)、移動(dòng)速度、多普勒頻移等。

　　使用傳統(tǒng)的測(cè)試方法測(cè)試MIMO的性能需要兩個(gè)信號(hào)源和相應(yīng)的衰落模擬器。但由于SMU200A（或者基帶源AMU200A）可以提供兩路完全獨(dú)立的基帶和射頻通道，因此只需一臺(tái)儀器就實(shí)現(xiàn)MIMO測(cè)試。每路信號(hào)可以模擬4個(gè)衰落通道，并針對(duì)WiMAX提供了空時(shí)編碼。R&S的單臺(tái)儀器解決方案，不僅節(jié)約了空間和成本，而且對(duì)于兩路信號(hào)及衰落通道的同步和合成提供了方便的設(shè)置和準(zhǔn)確的。此外，直觀的操作界面也大大方便了操作（見(jiàn)圖 5）。

　　圖5 R&S SMU200A的MIMO接收機(jī)測(cè)試界面

3  WiMAX整機(jī)射頻一致性測(cè)試

3.1  WiMAX射頻一致性測(cè)試簡(jiǎn)介

　　WiMAX論壇的目標(biāo)是把IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的應(yīng)用。它是由制造商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商組成的業(yè)界協(xié)會(huì)，處理除了純技術(shù)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)以外的WiMAX其他所有相關(guān)方面。對(duì)WiMAX基站和終端的產(chǎn)品是論壇的一個(gè)重要工作。WiMAX產(chǎn)品需要測(cè)試滿足3個(gè)條件，即協(xié)議一致性、無(wú)線射頻一致性和互操作性。對(duì)于一項(xiàng)條件，來(lái)自不同制造商的產(chǎn)品需要在一個(gè)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行互操作性測(cè)試和性能評(píng)估。前兩項(xiàng)測(cè)試條件需要特殊的測(cè)試系統(tǒng)。WiMAX的相關(guān)測(cè)試規(guī)范是技術(shù)工作組（TWG）制定的，其中一個(gè)重要的射頻一致性測(cè)試規(guī)范RCT（Radio Conformance Test Specification）規(guī)定了收發(fā)信機(jī)的基帶和射頻信號(hào)測(cè)試流程和測(cè)試條件，用于測(cè)試射頻接口與WiMAX規(guī)范的實(shí)現(xiàn)一致性程度。

　　根據(jù)WiMAX參數(shù)，射頻測(cè)試主要是對(duì)WiMAX技術(shù)物理層的關(guān)鍵指標(biāo)和性能進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，一般按照基站側(cè)和終端側(cè)進(jìn)行區(qū)分，并且在每一側(cè)都分別對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試。具體而言，射頻參數(shù)測(cè)試中的內(nèi)容通常包括接收機(jī)的靈敏度，CP值和幀定時(shí)；發(fā)射機(jī)的循環(huán)前綴與符號(hào)定時(shí)、調(diào)制與編碼、頻譜平坦度、功率控制、相對(duì)星座圖誤差、頻譜模板等內(nèi)容。

　　對(duì)接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試指標(biāo)包括接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試指標(biāo)包括開(kāi)環(huán)輸出功率范圍，閉環(huán)功率控制范圍，射頻輸出功率，受控輸出功率，待機(jī)輸出功率，DRC信道輸出功率，ACK信道輸出功率，數(shù)據(jù)信道輸出功率，發(fā)射機(jī)傳導(dǎo)性雜散發(fā)射，調(diào)制性能等；，還包括終端的吞吐率性能測(cè)試，包括上行和下行吞吐率測(cè)試。

3.2 R&S TS8970 WiMAX射頻一致性測(cè)試系統(tǒng)

　　WiMAX論壇選擇了R&S公司的TS8970測(cè)試系統(tǒng)作為IEEE802.16e-2005移動(dòng)WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線射頻一致性測(cè)試系統(tǒng)（見(jiàn)圖6）。在2006年5月韓國(guó)和維也納的WiMAX會(huì)議上，R&S次推出了這套系統(tǒng)。伴隨著WiMAX論壇正在進(jìn)行的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化工作，R&S也正在TS8970系統(tǒng)上實(shí)行所有必須的測(cè)試用例。

　　圖6 R&S WiMAX射頻一致性測(cè)試系統(tǒng)

　　R&S TS8970系統(tǒng)是基于R&S公司高端儀表的基礎(chǔ)上，采用了信號(hào)源SMU200A及其選件SMx-K49作為信號(hào)產(chǎn)生部分，信號(hào)分析儀FSQ及其選件FSQ-K93作為信號(hào)分析部分，所需的信令連接部分采用了一個(gè)OEM的基站和終端模擬器。

　　與R&S TS895x 2G和3G移動(dòng)通信的系統(tǒng)一樣，R&S TS8970系統(tǒng)使用了可靠的RS-PASS控制軟件。由于它具有模塊化和獨(dú)立于標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，整個(gè)軟件可以在TS8970中迅速實(shí)現(xiàn)。

4  WiMAX終端無(wú)線測(cè)試儀CMW270

　　在生產(chǎn)測(cè)試方面，R&S推出了集非信令測(cè)試和信令測(cè)試于一體的WiMAX802.16e終端無(wú)線測(cè)試儀CMW270，可以滿足用戶在非信令模式測(cè)量，信令模式測(cè)量和功能驗(yàn)證，校準(zhǔn)、服務(wù)和質(zhì)量保證等各種WiMAX測(cè)試領(lǐng)域的需求（見(jiàn)圖7）。

　　圖7 WiMAX終端無(wú)線測(cè)試儀CMW270

　　對(duì)于在非信令模式下射頻測(cè)量方面，CMW270可以提供快速的發(fā)射機(jī)測(cè)量，測(cè)試發(fā)射機(jī)的突發(fā)功率，鄰信道功率ACP，EVM和IQ不平衡度等調(diào)制指標(biāo)，中心頻率誤差，頻譜平坦度，頻譜雜散模版等頻譜性能。并內(nèi)置了ARB信號(hào)源用于接收機(jī)測(cè)量，測(cè)試接收機(jī)在保持一定的PER或BER情況下的接收機(jī)靈敏度和輸入電平等指標(biāo)。

　　對(duì)于信令模式下的射頻驗(yàn)證，CMW270可以提供實(shí)時(shí)信令，從而可以作為一個(gè)基站模擬器使用。此時(shí)的WiMAX終端可以像在一個(gè)實(shí)際的 WiMAX網(wǎng)絡(luò)中一樣進(jìn)行操作，修改一些必要的發(fā)射參數(shù)，模擬各種復(fù)雜的測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試。例如，測(cè)量載波干擾噪聲信號(hào)比CINR和接收信號(hào)強(qiáng)度指示 RSSI等指標(biāo)，以及開(kāi)機(jī)搜索、功率控制等物理層和MAC層功能的驗(yàn)證。

　　對(duì)于質(zhì)量保證和服務(wù)等方面的應(yīng)用，用戶也可以通過(guò)外部的顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤(pán)來(lái)進(jìn)行手工操作，完成儀器所有的設(shè)置和測(cè)量。

　　由于具有實(shí)時(shí)信令模擬的能力，CMW270可以測(cè)試不同芯片廠商的終端而不需要特殊的測(cè)試模式接口，從而大大降低了測(cè)試時(shí)間和測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜度。由于儀器體積小巧，CMW270可以很方便地集成到生產(chǎn)線中去，并且可以通過(guò)LAN，IEC/IEEE總線或者USB2.0接口來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

　　CMW270的頻率范圍從100MHz~6GHz，并且具有高信號(hào)質(zhì)量和，包括QPSK和QAM等各種調(diào)制方式和從1/2，2/3到3/4各種信道編碼方式，從而可以滿足目前WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的各種要求。

5  WiMAX無(wú)線覆蓋測(cè)試系統(tǒng)TSMW

　　在完成了WiMAX的網(wǎng)絡(luò)部署之后，就要對(duì)WiMAX的網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行測(cè)量并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中存在的干擾進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合WiMAX終端還可以在現(xiàn)網(wǎng)中測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的QoS。R&S針對(duì)802.16e使用TSMW網(wǎng)絡(luò)掃頻儀對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋測(cè)量以及干擾分析。通過(guò)Romes路測(cè)軟件的控制，可以解析出針對(duì)ID Cell和PA Index對(duì)小區(qū)進(jìn)行覆蓋測(cè)量。輸出Preamble的覆蓋質(zhì)量（CINR）和覆蓋電平（RSSI）參數(shù)。同時(shí)，TSMW還可以對(duì)每個(gè)ID Cell的多徑進(jìn)行測(cè)量，這樣輸出結(jié)果不僅包括了所有多徑的合成功率，還針對(duì)每路多徑分別給出RSSI和CINR。由于TSMW可以對(duì)每個(gè)Segment 的所有小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，因此可以通過(guò)該功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之后的頻率優(yōu)化。

　　TSMW本身為獨(dú)立雙端口接收機(jī)設(shè)置，單一通道有20MHz的帶寬，因此在設(shè)備的研發(fā)初期就考慮了對(duì)MIMO的支持（見(jiàn)圖8）。它的頻段范圍可以達(dá)到6GHz，滿足所有的頻段需求，內(nèi)置12通道高靈敏度GPS接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量同GSS系統(tǒng)的完美結(jié)合。它在射頻性能上表現(xiàn)尤其突出，內(nèi)置預(yù)選器，可以提高對(duì)于接收系統(tǒng)干擾的抑制和儀表本身的動(dòng)態(tài)范圍，噪聲系數(shù)極低，極大地提高了儀表的底噪指標(biāo)。

　　圖8 WiMAX無(wú)線覆蓋測(cè)試系統(tǒng)TSMW

6   結(jié)束語(yǔ)

　　在產(chǎn)品研發(fā)階段，R&S WiMAX射頻儀器強(qiáng)大的功能和出色的性能確保廠商能及時(shí)、準(zhǔn)確地驗(yàn)證其射頻模塊和部件；在產(chǎn)品階段，R&S利用其在移動(dòng)通信一致性測(cè)試中的地位，率先提供了TS8970以滿足WiMAX整機(jī)射頻一致性測(cè)試的需求；在生產(chǎn)測(cè)試階段，R&S有集WiMAX信令和非信令模式于一體的的生產(chǎn)測(cè)試解決方案——WiMAX終端無(wú)線測(cè)試儀CMW270，從而提供了從研發(fā)、到生產(chǎn)的全系列測(cè)試解決方案。