R&S公司的數字微波傳輸設備IDU測量解決方案

1 引言

微波通信技術(shù)問(wèn)世已半個(gè)多世紀，它是在微波頻段通過(guò)地面視距進(jìn)行信息傳播的一種無(wú)線(xiàn)通信手段。最初的微波通信系統都是模擬制式的，與當時(shí)的同軸電纜載波傳輸系統同為通信網(wǎng)長(cháng)途傳輸干線(xiàn)的重要傳輸手段。20世紀70年代起研制出了中小容量（8Mbit/s，34Mbit/s）的數字微波通信系統，這是通信技術(shù)由模擬向數字發(fā)展的必然結果。20世紀80年代后期，隨著(zhù)同步數字系列（SDH）在傳輸系統中的推廣應用，出現了N×155Mbit/s的SDH大容量數字微波通信系統?，F在，數字微波通信和光纖、衛星一起被稱(chēng)為現代通信傳輸的三大支柱。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，數字微波技術(shù)在固定寬帶接入領(lǐng)域也越來(lái)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(chǎng)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)先的測試與測量設備廠(chǎng)商，RS公司時(shí)刻關(guān)注著(zhù)數字微波通信的發(fā)展，目前可提供IDU系統的從信號產(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制信號，頻譜儀可對任意矢量調制信號進(jìn)行調制域、頻域、時(shí)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 數字微波室內單元IDU測試儀器介紹

RS提供了一系列的儀器以滿(mǎn)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(jiàn)表1和表2）。

3 數字微波傳輸室內單元IDU測試解決方案

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

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

SMU200A可內置兩路獨立的信號源，其中一路用于產(chǎn)生有用信號，另外一路則可以產(chǎn)生規范定義的各種干擾信號。SMU200A可產(chǎn)生規范要求的衰落模擬和AWGN，這樣一臺SMU200A就能滿(mǎn)足規范對信號源的要求。頻譜儀FSQ具備同類(lèi)產(chǎn)品中最佳的動(dòng)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、最強勁的研發(fā)測試解決方案。

（2）RS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測試項目、測試速度、可靠性、數據一致性和成本節約的解決方案，即SMBV100A+FSV/FSL+ZVL+NRP，適合室內單元IDU，室外單元ODU及天線(xiàn)等一系列網(wǎng)絡(luò )設備在內的測試需求。幫助客戶(hù)迅速地建立滿(mǎn)足要求的生產(chǎn)線(xiàn)。

針對數字微波室內單元IDU主要采用透明傳輸方式，RS提供標配功能的任意矢量調制信號產(chǎn)生和信號分析的K70選件，下面簡(jiǎn)單介紹此功能。

●任意矢量調制信號的產(chǎn)生（見(jiàn)圖1）

圖1 Custom Digital Modulation Setting

在SMx內部可產(chǎn)生任意矢量調制信號，目前可支持調制類(lèi)型參見(jiàn)表3。

從這些配置來(lái)看，SMx所能支持的調制方式已高達1024QAM，基本可以滿(mǎn)足所有使用透明傳輸的用戶(hù)；另外，SMx還可以支持I和Q數據偏移設置，進(jìn)行IQ損傷模擬。例如，可以設定IQ相位偏移和IQ正交偏移等，方便用戶(hù)進(jìn)行基帶研發(fā)。

●WinIQSIM軟件

WinIQSIM是RS公司開(kāi)發(fā)的運行在PC機上的模擬軟件，它可以通過(guò)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等各種數字標準信號，同時(shí)也支持任意矢量調制信號的配置。

WinIQSIM軟件中目前可以用戶(hù)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等。

●任意矢量調制信號的分析FS-K70

RS 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，FSQ具有標準28MHz 解調帶寬，經(jīng)擴展后可寬達120MHz，IQ 采樣點(diǎn)存儲深度高達705M，分析過(guò)程采用數字信號處理器硬件直接完成。其FS-K70及擴展解調帶寬功能原理框圖參見(jiàn)圖2。

圖2 FSQ-K70選件原理框圖

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

圖3 FS-K70測量顯示窗口

圖4 FS-K70測量結果顯示

4 系統性能測試

在實(shí)際環(huán)境中，數字微波傳輸收發(fā)信機受到無(wú)線(xiàn)傳播信道非常大的影響。在很長(cháng)一段時(shí)間里，對于數字微波傳輸設備在實(shí)際環(huán)境中的性能測試大多是到現場(chǎng)進(jìn)行測試，這種做法的缺點(diǎn)就是成本太高，例如幾個(gè)相隔很遠的站點(diǎn)現場(chǎng)測試，需要搭建設備、微波天線(xiàn)等設備設施及人員，耗時(shí)、耗力，而且測試過(guò)程中會(huì )存在較多的未知和不可控的誤差因素（見(jiàn)圖5）。

圖5 數字微波傳輸無(wú)線(xiàn)信道模型

RS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，因此可以解決數字微波IDU在實(shí)際環(huán)境應用中可能會(huì )出現的因素，例如衰落、多普勒效應、時(shí)延、損耗等。換句話(huà)說(shuō)，需要采用無(wú)線(xiàn)信道模擬器來(lái)實(shí)現以上各類(lèi)效應來(lái)進(jìn)行測試，測試裝置及框圖參見(jiàn)圖6。

圖6 SMU200A和FSQ形成的方案

對于該測試，RS 推薦的測試方案為采用SMU200A+FSQ 實(shí)現的射頻衰落模擬器：

●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 ：數字基帶接口)。

在此方案中，RS測試平臺不僅可以完成衰落模擬的試驗，同時(shí)也可以進(jìn)行高斯白噪聲AWGN的模擬，簡(jiǎn)化數字微波傳輸設備IDU的C/N和BER測試，具體參見(jiàn)圖7。

圖7 SMU200A進(jìn)行BER~C/N測試方框圖

5 數字基帶測試

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

作為歐洲最大的無(wú)線(xiàn)電測試、測量?jì)x器制造商，羅德與施瓦茨公司對各種不同通信標準基站的射頻測試都擁有豐富的實(shí)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)中得到了廣泛應用。目前，RS推出的EX-IQ-Box設備可以提供靈活的數字接口輸入和輸出功能，能方便連接到RS的信號源和信號分析儀上，可進(jìn)行接收機測量、發(fā)射機測量、信號源仿真及射頻前端模擬等功能。

通常，對發(fā)射部分數字電路測試時(shí)，會(huì )直接對電路輸出數字IQ 信號進(jìn)行測試，分析其調制質(zhì)量，如EVM；對接收部分數字電路測試時(shí)，會(huì )直接對其輸入數字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，進(jìn)一步進(jìn)行測試（見(jiàn)圖8）。

圖8 數字基帶測試平臺

根據以上要求，RS 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：數字IQ 信號格式轉換器。

矢量信號源SMU200A 和矢量信號分析儀FSQ 具備強大的信號產(chǎn)生和分析能力，是恰當的發(fā)射和分析性能測試工具。此外，對于數字電路部分的測試，SMU200A 和FSQ 均提供了數字IQ 的輸入／輸出接口，該接口為T(mén)RV290（RS 內部數字接口格式），為了與外部被測設備的數字接口匹配，RS 提供了EX-IQ-Box，該轉換器可TVR290 接口格式轉換為通用的數字信號接口格式，反之亦然。