移动WiMax参数分析及射频测试
WiMax技术要想得到市场的认可，就要在具体的应用场景中展现出自己的优势，这就需要应用测试来衡量系统的性能参数。根据WiMax论坛设定的系统参数和测试要求，WiMax测试方法分为三部分:协议分析、射频分析和传输性能分析。主要介绍了移动WIMAX的参数，并介绍了802.16d(2004)和802.16e(2005)标准信号的一些射频性能测试。
WiMAX简介
WiMAX，即微波接入全球互通，是WiMAX论坛在IEEE定义的802.16系列标准的基础上，遵循WiFi在全球市场的成功模式定义的。82.16最初被设计为固定无线传输的宽带技术标准。2005年12月7日，最终被冻结的802.16e(官方称为802.16-2005)在原有802.16d的基础上增加了移动性，保证了802.16e接入设备可以在基站间切换，从而成为新一代WMAN宽带无线接入标准，同时也是移动标准，俗称移动WiMAX。作为最新的新兴标准，MobileWiMAX采用了许多先进的技术来获得高数据速率，包括OFDMA、智能天线自适应波束形成、time 空码STC、多输入多输出MIMO等。WiMax采用700 MHz ~ 66 GHz的频段，传输速度2 MB/s ~ 6 MB/s，距离3.2km，如果有效距离内的路由不受干扰，速度会更快，范围会更广。
WiMAX的相关测试规范由技术工作组(TWG)制定，均针对固定无线接入设备，移动无线接入设备的测试在IEEE 802.16e标准最终确定后才正式开始。RCT(Radio compliance Test Specification)规定了收发器基带和射频信号的测试流程和测试条件，用于测试射频接口与IEEE 802.16-2004规范的符合程度。该文件适用于无线城域网-OFDM、无线城域网(-OFDM)空中的接口。
移动WiMax参数索引
在2006年3月的WiMax论坛的报告中，表明因为移动WiMax是基于OFDMA可伸缩性的，所以可以通过调整系统操作参数来灵活地配置不同的带宽。认为应该从以下几个方面来定量评估移动WiMAX系统的性能。在下面的表中，表1提供了系统参数，表2总结了OFDMA参数，表3示出了传输性能评估的模型。
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WiMAX射频测试分析
根据WiMAX参数，射频测试主要是评估和验证WiMAX技术物理层的关键指标和性能。一般按照基站侧和终端侧来区分，发射机和接收机分别在每侧测试。具体来说，射频参数测试的核心内容通常包括接收机灵敏度、CP值和帧定时。发射机的循环前缀和符号定时、调制和编码、频谱平坦性、功率控制、相对星座误差、频谱模板等。需要注意的是，射频参数的测试不仅要参考WiMAX认证中RCT文件的要求，还要符合当地无线电管理部门对发射机功率要求、杂散等具体地域指标的规定，也就是一般来说通过频率审批的测试。
●测试设备
实验室测试设备主要由以下产品组成:射频分析仪(发射和接收)；矢量信号源，支持OFDM调制，可设置为802.16-2004的帧级，功率可根据802.16-2004标准逐级调整；矢量信号分析仪，支持OFDM解调，可设置为802.16-2004的帧级，可编辑MAC的PDU频谱分析仪，支持OFDM解调；具有多径反射模拟功能的信道模拟器；天线；衰减器、馈线和其他附件；传输性能分析器；IP性能分析软件等。
外场测试设备包括:实验室测试的所有设备；路测仪(信道下行扫描解码功能)、户外终端、车载电源、GPS、激光测距仪、指南针、望远镜、数码相机等配件。外场测试需要实际安装系统设备。为了保证测试效果，基站天线通常需要一定的高度，一般至少40 ~ 60m高，CPE可以放在测试车上。外场测试项目包括设备安装和维护测试以及系统性能和特性测试。由于安装在室外，设备安装的难易程度和可维护性是设备安装维护测试的一大指标，主要包括:基站和天线安装测试、基站电源冗余配置测试、基站热插拔卡测试、CPE和天线安装测试等。
●测试过程
首先，对接收机进行测试。测试指标包括接收机灵敏度和动态范围，对发射机进行测试，包括开环输出功率范围、闭环功率控制范围、最大射频输出功率、最小受控输出功率、待机输出功率、DRC信道输出功率、ACK信道输出功率、数据信道输出功率、发射机传导杂散发射、调制性能等。最后，还包括终端吞吐量性能测试，包括上行和下行吞吐量测试。
●接收器测试
测试WiMax放大器和模块时，您需要输入理想的测试信号。测试BS(基站)、RS(中继站)或SS(终端)接收机的性能时，需要输入一个通过空信道传输的测试信号。测试灵敏度时，需要准确统计误码率。
●发射测试
发射机信道带宽是第一个测试，它决定了发射机信号的频谱特性。通过频谱的形状和特征可以发现设计中的很多错误，并可以粗略计算出系统符号率的误码率。载频测试用于测试可能造成相邻频段信道干扰或影响接收机载波恢复的频率误差。信道功率测试用于测试有用信号在频率带宽内的平均能量。
使用功率计测试WiMAX信号时，使用范围模式。通过测量功率-时间和阈值扫描，可以获得突发的平均功率。在使用频谱仪进行时域测试时，为了准确得到测量结果，需要使测量带宽覆盖WiMAX信号带宽。下图显示了如何使用Rohde &:在施瓦兹频谱仪的FSL测试过程中，在时域测量了WiMAX信号的前导功率，如图1所示。
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图1 WiMAX信号前导功率的测量结果
由于仪器所用滤波器的SF(形状因子)不同，如果使用模拟中频滤波器，其带宽应等于信号带宽的5倍；如果使用通道滤波器，其带宽大于信号带宽。
在频域测量时，首先要使Wimax信号的SF尽可能接近滤波器的SF，还要选择合适的扫描时间，Tsweep = nsweeppoints tsignal cyde。假设光谱仪的扫描点数为625，待测信号的周期为10ms，最小扫描时间为6.25s如果扫描时间太短，每个扫描点都无法覆盖一个完整的信号周期，因此无法反映其真实的频域信息。图2是64QAM OFDM信号数据帧的傅立叶分析结果。帧数据信噪比为30dB，采样率为80MHz。以上是时域描述，以下是频域描述。
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图2 64 QAM OFDM信号数据的傅立叶分析结果
LitePoint的IQmax WiMAX测试系统满足了从R&D到制造测试各个环节的物理层测试要求。图3是IQmax WiMAX捕获的一包WiMAX数据，其中可以看到带内功率-3.50dBm、信号EVM值-40.56dB、带内平坦度0.3db等参数，还可以得到频谱屏蔽、星座图等图形。
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图3 WiMAX数据包的测试结果
配有Agilent N7613A Signal Studio软件的Agilent E4438C ESG信号发生器和Agilent 89600系列矢量信号分析仪也可用作测试和认证的WiMAX基站和终端设备。安捷伦ESG信号发生器和Signal Studio软件提供预设的WiMAX波形，用户可以设置。安捷伦VSA矢量信号分析仪可以测量不同的WiMAX设备，带宽从1.25～28MHz到28 MHz，从基带到11GHz以上的频率。它还支持WiMAX功能，如子信道化。
此外，罗德与施瓦茨的测试仪器，如矢量信号源SMU200A、功率计NRP、频谱分析仪FSL、信号分析仪FSQ等，符合IEEE802.16-2004和IEEE802.16e的要求，可以满足WiMAX射频测试的要求。
结束语
WiMAX产品的标准认证和性能测试由WiMAX论坛管理，目前由位于西班牙马拉加的独立第三方实验室Cetecom负责测试。在中国，泰尔实验室也可以作为第三方实验室进行调试和自下而上的测试。因为802.16e/f/g等标准还处于完善阶段，所以现在讨论整个802.16标准体系的测试还为时尚早，本文也没有深入探讨。
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