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[導(dǎo)讀]1 引言微波通信技術(shù)問世已半個多世紀(jì),它是在微波頻段通過地面視距進(jìn)行信息傳播的一種無線通信手段。最初的微波通信系統(tǒng)都是模擬制式的,與當(dāng)時的同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)同為通信網(wǎng)長途傳輸干線的重要傳輸手段。20世紀(jì)

1 引言

微波通信技術(shù)問世已半個多世紀(jì),它是在微波頻段通過地面視距進(jìn)行信息傳播的一種無線通信手段。最初的微波通信系統(tǒng)都是模擬制式的,與當(dāng)時的同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)同為通信網(wǎng)長途傳輸干線的重要傳輸手段。20世紀(jì)70年代起研制出了中小容量(8Mbit/s,34Mbit/s)的數(shù)字微波通信系統(tǒng),這是通信技術(shù)由模擬向數(shù)字發(fā)展的必然結(jié)果。20世紀(jì)80年代后期,隨著同步數(shù)字系列(SDH)在傳輸系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用,出現(xiàn)了N×155Mbit/s的SDH大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)?,F(xiàn)在,數(shù)字微波通信和光纖、衛(wèi)星一起被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾еkS著技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字微波技術(shù)在固定寬帶接入領(lǐng)域也越來越引起人們的重視。

羅德與施瓦茨公司是歐洲最大的電子測量儀器生產(chǎn)廠商,一直活躍在測試與測量、信息及通信技術(shù)領(lǐng)域中。作為全球領(lǐng)先的測試與測量設(shè)備廠商,R&S公司時刻關(guān)注著數(shù)字微波通信的發(fā)展,目前可提供IDU系統(tǒng)的從信號產(chǎn)生到信號分析的全套解決方案,即信號源、頻譜儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及功率計。信號源能夠產(chǎn)生配置靈活的任意矢量調(diào)制信號,頻譜儀可對任意矢量調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制域、頻域、時域測量分析,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可對IDU和ODU進(jìn)行端口駐波測試等,功率計可對IDU和ODU的輸出功率進(jìn)行測試。

2 數(shù)字微波室內(nèi)單元IDU測試儀器介紹

R&S提供了一系列的儀器以滿足不同的IDU測試需求,本文中提到的測試儀器,包括信號產(chǎn)生方案和信號分析方案(見表1和表2)。

3 數(shù)字微波傳輸室內(nèi)單元IDU測試解決方案

產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)的過程中,測試也可不同。在產(chǎn)品研發(fā)過程中,器件和模塊都需要進(jìn)行測試,主要側(cè)重產(chǎn)品的性能好壞及擴(kuò)展功能測試;在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,主要側(cè)重速度及穩(wěn)定性。相對于這些不同的測試階段,R&S均提供了相應(yīng)的測試解決方案。

(1)R&S提供了SMU200A+FSQ/FSG+ZVB+NRP的研發(fā)測試解決方案

SMU200A可內(nèi)置兩路獨(dú)立的信號源,其中一路用于產(chǎn)生有用信號,另外一路則可以產(chǎn)生規(guī)范定義的各種干擾信號。SMU200A可產(chǎn)生規(guī)范要求的衰落模擬和AWGN,這樣一臺SMU200A就能滿足規(guī)范對信號源的要求。頻譜儀FSQ具備同類產(chǎn)品中最佳的動態(tài)范圍,對雜散測試和ACLR測試是非常重要的。而FSQ的矢量信號分析模式則可對信號進(jìn)行IQ域的分析,便于研發(fā)階段定位和故障分析。SMU200A+FSQ是業(yè)界所能提供的最緊湊、最強(qiáng)勁的研發(fā)測試解決方案。

(2)R&S提供了SMBV100A+FSV/FSL+ZVL+NRP的IDU生產(chǎn)解決方案

生產(chǎn)解決方案是綜合考慮了系統(tǒng)測試項目、測試速度、可靠性、數(shù)據(jù)一致性和成本節(jié)約的解決方案,即SMBV100A+FSV/FSL+ZVL+NRP,適合室內(nèi)單元IDU,室外單元ODU及天線等一系列網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在內(nèi)的測試需求。幫助客戶迅速地建立滿足要求的生產(chǎn)線。

針對數(shù)字微波室內(nèi)單元IDU主要采用透明傳輸方式,R&S提供標(biāo)配功能的任意矢量調(diào)制信號產(chǎn)生和信號分析的K70選件,下面簡單介紹此功能。

●任意矢量調(diào)制信號的產(chǎn)生(見圖1)

圖1 Custom Digital Modulation Setting

在SMx內(nèi)部可產(chǎn)生任意矢量調(diào)制信號,目前可支持調(diào)制類型參見表3。

從這些配置來看,SMx所能支持的調(diào)制方式已高達(dá)1024QAM,基本可以滿足所有使用透明傳輸?shù)挠脩?;另外,SMx還可以支持I和Q數(shù)據(jù)偏移設(shè)置,進(jìn)行IQ損傷模擬。例如,可以設(shè)定IQ相位偏移和IQ正交偏移等,方便用戶進(jìn)行基帶研發(fā)。

●WinIQSIM軟件

WinIQSIM是R&S公司開發(fā)的運(yùn)行在PC機(jī)上的模擬軟件,它可以通過GPIB卡對信號源產(chǎn)生的信號進(jìn)行靈活配置,支持GSM,IS-95,cdma2000,WCDMA,TD-SCDMA,WLAN802.11等各種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號,同時也支持任意矢量調(diào)制信號的配置。

WinIQSIM軟件中目前可以用戶自定義測試模式,修改任意配置,包括符號速率、編碼方式、濾波器選型及成型系數(shù)等。

●任意矢量調(diào)制信號的分析FS-K70

R&S 矢量分析儀FSQ/FSG/FSV/FSU等都具有任意矢量信號分析功能,以FSQ為例,F(xiàn)SQ具有標(biāo)準(zhǔn)28MHz 解調(diào)帶寬,經(jīng)擴(kuò)展后可寬達(dá)120MHz,IQ 采樣點(diǎn)存儲深度高達(dá)705M,分析過程采用數(shù)字信號處理器硬件直接完成。其FS-K70及擴(kuò)展解調(diào)帶寬功能原理框圖參見圖2。

圖2 FSQ-K70選件原理框圖

選件FSQ-K70 可以對各類數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行分析,如MSK,PSK,QAM等調(diào)制方式,獲得分析結(jié)果。例如,EVM,頻率誤差,相位誤差,IQ不理想性,眼圖等,具體參見圖3。測試結(jié)果參見圖4。

圖3 FS-K70測量顯示窗口

圖4 FS-K70測量結(jié)果顯示

4 系統(tǒng)性能測試

在實際環(huán)境中,數(shù)字微波傳輸收發(fā)信機(jī)受到無線傳播信道非常大的影響。在很長一段時間里,對于數(shù)字微波傳輸設(shè)備在實際環(huán)境中的性能測試大多是到現(xiàn)場進(jìn)行測試,這種做法的缺點(diǎn)就是成本太高,例如幾個相隔很遠(yuǎn)的站點(diǎn)現(xiàn)場測試,需要搭建設(shè)備、微波天線等設(shè)備設(shè)施及人員,耗時、耗力,而且測試過程中會存在較多的未知和不可控的誤差因素(見圖5)。

圖5 數(shù)字微波傳輸無線信道模型

R&S的雙通道信號源SMU200A由于可以模擬多徑衰落及高斯白噪聲的影響,因此可以解決數(shù)字微波IDU在實際環(huán)境應(yīng)用中可能會出現(xiàn)的因素,例如衰落、多普勒效應(yīng)、時延、損耗等。換句話說,需要采用無線信道模擬器來實現(xiàn)以上各類效應(yīng)來進(jìn)行測試,測試裝置及框圖參見圖6。

圖6 SMU200A和FSQ形成的方案

對于該測試,R&S 推薦的測試方案為采用SMU200A+FSQ 實現(xiàn)的射頻衰落模擬器:

●SMU200A :矢量信號源 (SMU-B14 :衰落模擬器;SMU-B17 :基帶輸入)。

●FSQ :信號分析儀 (FSQ-B17 :數(shù)字基帶接口)。

在此方案中,R&S測試平臺不僅可以完成衰落模擬的試驗,同時也可以進(jìn)行高斯白噪聲AWGN的模擬,簡化數(shù)字微波傳輸設(shè)備IDU的C/N和BER測試,具體參見圖7。

圖7 SMU200A進(jìn)行BER~C/N測試方框圖

5 數(shù)字基帶測試

在研發(fā)階段,為了保證各級電路的功能和性能符合設(shè)計要求,分級測試是必要的。數(shù)字電路是數(shù)字微波室內(nèi)單元信號處理的核心部分之一,數(shù)字微波傳輸設(shè)備的配置、編程、組網(wǎng)以及通信能力很大程度上取決于數(shù)字部分。因此,對數(shù)字電路部分進(jìn)行測試是必不可少的。

作為歐洲最大的無線電測試、測量儀器制造商,羅德與施瓦茨公司對各種不同通信標(biāo)準(zhǔn)基站的射頻測試都擁有豐富的實際經(jīng)驗,羅德與施瓦茨公司全系列的高性能儀表在基站、終端研發(fā)和生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。目前,R&S推出的EX-IQ-Box設(shè)備可以提供靈活的數(shù)字接口輸入和輸出功能,能方便連接到R&S的信號源和信號分析儀上,可進(jìn)行接收機(jī)測量、發(fā)射機(jī)測量、信號源仿真及射頻前端模擬等功能。

通常,對發(fā)射部分?jǐn)?shù)字電路測試時,會直接對電路輸出數(shù)字IQ 信號進(jìn)行測試,分析其調(diào)制質(zhì)量,如EVM;對接收部分?jǐn)?shù)字電路測試時,會直接對其輸入數(shù)字IQ信號進(jìn)行接收性能測試,也可以在源部分加入噪聲與衰落效應(yīng),進(jìn)一步進(jìn)行測試(見圖8)。

圖8 數(shù)字基帶測試平臺

根據(jù)以上要求,R&S 推薦的測試方案為:

●SMU200A:矢量信號源。

●FSQ:矢量信號分析儀。

●EX-IQ-Box:數(shù)字IQ 信號格式轉(zhuǎn)換器。

矢量信號源SMU200A 和矢量信號分析儀FSQ 具備強(qiáng)大的信號產(chǎn)生和分析能力,是恰當(dāng)?shù)陌l(fā)射和分析性能測試工具。此外,對于數(shù)字電路部分的測試,SMU200A 和FSQ 均提供了數(shù)字IQ 的輸入/輸出接口,該接口為TRV290(R&S 內(nèi)部數(shù)字接口格式),為了與外部被測設(shè)備的數(shù)字接口匹配,R&S 提供了EX-IQ-Box,該轉(zhuǎn)換器可TVR290 接口格式轉(zhuǎn)換為通用的數(shù)字信號接口格式,反之亦然。

 

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