WiMax技術(shù)要在具體的應用場景中體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢，才能得到市場的認可，這就需要通過應用測試來衡量系統(tǒng)的性能參數(shù)。WiMax的測試方法分為三部分：協(xié)議分析、無線射頻分析，傳輸性能分析。根據(jù)協(xié)議分析、無線射頻分析和傳輸性能分析得出測試的綜合結(jié)果。

WiMax 接收測試

在進行WiMax放大器及模塊測試時，需要輸入一個理想的測試信號;在進行BS(基站)，RS(中繼站)或SS(終端)接收機性能測試時，需要輸入一個經(jīng)過空間信道傳輸?shù)臏y試信號。

數(shù)字矢量信號源SMU/SMJ/SMATE可以產(chǎn)生包含了完整的無線幀設置，MAC(媒體接入層)設置，信道編碼等符合規(guī)范或用戶自定義的WiMax信號。

無線幀設置

OFDM模式

圖1是OFDM TDD模式的幀結(jié)構(gòu)。

圖1 OFDM模式幀機構(gòu)

下行子幀包含三個部分：Preamble(前導)，F(xiàn)CH(幀控制頭)和下行data burst。

Preamble位于上下行子幀的起始，用于收發(fā)信機之間的同步以及信道估計。在符號結(jié)構(gòu)上分為long preamble和 short preamble：long preamble用于下行子幀，由兩個符號組成，其中第一個符號每四個子載波出現(xiàn)一次，第二個符號每兩個子載波出現(xiàn)一次。Short preamble用于上行子幀，由一個符號組成，每兩個子載波出現(xiàn)一次，如果下行子幀傳輸多個data burst，那么每個 burst之間的midamble也是 short preamble。

FCH(Frame. control header)位于Long Preamble之后，由一個符號組成，包含了一些系統(tǒng)信息如基站ID和DL data burst的屬性，用于接收機進行解調(diào)。

DL Burst包含了MAC PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)和一些廣播信息，如DL-MAP、UL-MAP、DCD(下行信道描述)、UCD(上行信道描述)。一個完整的PDU應由48比特的MAC Header，Payload(資料段)和循環(huán)冗余校驗CRC組成。

上行子幀除了Preamble和UL PDU之外，還包含了ranging(測距)部分。Ranging的過程是由SS發(fā)送請求給BS，以進行發(fā)射功率，時延和頻偏的調(diào)整。

OFDMA模式

圖2是OFDMA模式的幀結(jié)構(gòu)。

圖2 OFDMA模式幀機構(gòu)

由于引入了基于logical subchannel(邏輯子信道)的Access，OFDMA的無線幀結(jié)構(gòu)要復雜一些。圖2顯示了由symbol number和subchannel number組成的幀結(jié)構(gòu)平面，Preamble，F(xiàn)CH，廣播信息和data burst都分布在此平面上。這個平面由Zone和segment組成，它們彼此通過symbol offset和 subchannel offset區(qū)分。

對于subchannel的使用分為PUSC和FUSC，即部分使用subchannel和全部使用subchannel，而subchannel分為六組，其數(shù)量由FFT Size決定，F(xiàn)FT Size 2048/1024/512/128分別對應60/30/15/3個subchannel。

RS信號源SMU目前可支持Preamble, FCH, DL-map, UL-map, ranging, MAC PDU(MAC Header

ayload;CRC)的自動生成或自定義設置。對于OFDMA(WiBro)模式，可支持多達8個Zones和3個segments的配置。 #p#

WiMax信號產(chǎn)生應用

預設置幀結(jié)構(gòu)

802.16測試規(guī)范中并沒有定義類似于3GPP的test model，只是給出了一些用于接收機靈敏度測試的test message，在SMU中預設置了三種不同長度(288/864/1536bits)的message，并且每一種message都提供了不同的調(diào)制方式和編碼速率。這項應用可以方便快捷的生成WiMax信號。

上下行信號同步發(fā)射

在一些基站，直放站，模塊等測試環(huán)境中，常常需要WiMax信號同時包含上下行部分，模擬相互之間的干擾。內(nèi)置兩個信號通路的SMU提供了該項功能。

TDD模式：通過基帶單元A觸發(fā)基帶單元B，并且在基帶部分進行疊加，再通過調(diào)整兩者之間的觸發(fā)時延，便可以用一路射頻通道輸出包含完整上下行數(shù)據(jù)的TDD信號。

FDD模式：如果上下行信號載頻間隔不超過+/-40MHz，則可以通過上述基帶疊加功能，再設置相應的頻偏即可;如果載頻間隔較大，則可以通過兩路射頻分別輸出同步觸發(fā)的上下行信號。

衰落模擬應用

收發(fā)信機之間的傳輸常常在空間信道下進行，其間不僅存在視距傳播，還包含了由于環(huán)境影響產(chǎn)生的反射和折射，以及在移動狀態(tài)下產(chǎn)生的多普勒頻移等。SMU提供了多達40個路徑的衰落仿真器，可以模擬多種衰落屬性以及動態(tài)衰落環(huán)境。

WiMax規(guī)范暫未給出標準的衰落模型，目前一般使用3GPP規(guī)范提供的模型或SUI1-6(Stanford University Interim)進行測試，而WiMax Forum的技術(shù)工作組也在討論是否在這些模型的基礎上衍生出WiMax的測試標準。

WiMax 發(fā)射測試

功率測量

功率計測試：NRP提供了三種測量WiMax信號功率的方法

Duty cycle：已知Frame周期和Burst長度，即占空比，可用該模式測試Burst平均功率。

Scope Mode：通過測量Power Vs Time，進行門限掃描，可以得出Burst平均功率。

Burst Mode：通過功率探頭的觸發(fā)功能進行Burst捕獲，得出Burst平均功率。

其中后兩種方法不需要知道WiMax信號具體的幀結(jié)構(gòu)信息。

頻譜儀測試

時域測量

圖3顯示的是時域上對WiMax信號的Preamble功率進行測量，為了準確的得出測量結(jié)果，需要使得測量帶寬覆蓋WiMax信號帶寬。

圖3 對Wimax信號的Preamble功率進行測量(時域)

由于儀器當中使用的濾波器SF(shape factor)不一樣，如果使用模擬中頻濾波器，其帶寬要等于5倍的信號帶寬;如果使用信道濾波器，其帶寬要大于信號帶寬。

頻域測量

首先要使Wimax信號的SF盡量接近濾波器的SF，由該組數(shù)據(jù)可看出應選擇10KHz RBW

◆WiMAX

B3dB=1.798MHz, B60dB=2.248MHz→SF60/3=1.25

◆RBW filter 10kHz

B3dB=9.91kHz, B60dB=53.45kHz→SF60/3=5.39

◆RBW filter 200kHz

B3dB=196.5kHz, B60dB=1.898MHz→SF60/3=9.66

其次要選擇合適的掃描時間，TSweep=NSweep points·TSignal Cyde，假設頻譜儀的掃描點數(shù)為625，被測信號周期 10ms，則最小掃描時間是6.25s，如果掃描時間過短，每個掃描點不能覆蓋一個完整的信號周期，則不能反映其真實的頻域信息。 #p#

信號幅度統(tǒng)計測量

Crest factor指的是信號峰值功率與rms功率的比值。對于TDD信號而言，有兩種定義：Burst CF(僅*估Burst)和 Total CF(*估整個信號周期)，兩者之間的關系是RTotal= RBurst+101-D，其中D為信號占空比。例如，一個WiMax信號周期10ms，

burst長度2ms，Burst CF為8，則Total CF為：

RTotal=8dB+101-0.2+8dB+6.3dB=14.3dB

有兩種方法可以測試crest factor，

(1)分別使用rms和peak detector掃描信號軌跡，計算差值。

圖4 rms和peak detector掃描信號軌跡

如圖4所示，將頻譜儀設置為Power Vs Time模式，掃描周期為一個Burst長度，兩條軌跡分別為max hold和average，兩者之間的差值即為crest factor

(2)使用頻譜儀內(nèi)置測量功能。

RS信號分析儀FSQ的WiMax選件中包含了Crest factor測量功能，當然我們需要進行正確的設置以保證對大量的level采樣值進行*估。

Rms Level測量

該項測試中，必須保證*估時間是WiMax信號周期的整數(shù)倍，如圖5左端顯示。而*估時間過長或過短，則會得出圖5右端錯誤的rms level測量結(jié)果。

圖5 Rms Level測量

Peak level測量

圖6 Peak Level測量