Ứng dụng WiMAX trong đo lường kiểm định

Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông Ứng dụng WiMAX trong đo lường kiểm định

Kiến thức WiMAX Trang 1 MỤC LỤC

2 Các yêu cầu kiểm tra và đo lường 3

3 Danh mục sản phẩm thiết bị kiểm tra WiMAX R&S 6

Các máy phát tín hiệu và các nguồn điều chế 6

Bộ phân tích tín hiệu và phân tích giải phổ 9

Đồng hồ nguồn, thiết bị bổ sung 12

Hệ thống kiểm tra chứng nhận 13

4 Các đo lường bộ thu WiMAX 13

Thiết lập một tín hiệu kiểm tra WiMAX 14

Thiết lập mức tín hiệu 15

Thiết lập các khung được định trước 17

Tạo đường xuống và đường lên đồng thời 17

Áp dụng giảm âm để kiểm tra tín hiệu WiMAX 22

5 Phân tích các tín hiệu WiMAX – Đo phổ và công suất 23

Các phép đo công suất sử dụng các bộ cảm ứng NRP 24

Công suất tổng, công suất burst, vòng công suất 25

Công suất toàn thời gian 27

Hệ số nhấp nhô của các tín hiệu dao động 40

Đo hệ số nhấp nhô với 2 phép dò 42

Đo hệ số nhấp nhô với FSQ-K92 43

6 Phân tích tín hiệu WiMAX – Đo sự điều chế 49

Các khía cạnh tổng quát và kịch bản lỗi 49

Đo phổ kí hiệu OFDM 51

Phân tích tín hiệu- Tổng quan 53

Thực hiện các phép đo điều chế-OFDM 54

Chỉnh sửa các giới hạn bảng 56

Các phép đo điển hình 57

Tạo phép đo sự điều chế-OFDMA 59

Kiến thức WiMAX Trang 2

Nhập thiết lập vùng và các thiết lập toàn bộ 59

Các kịch bản lỗi điển hình 62

Công suất burst lỗi 62

Giả tạo băng trong 63

Tăng sự không cân bằng và lỗi vuông góc 65

Thiết lập điều chỉnh chính xác và đánh giá kênh 66

Tăng tốc độ phép đo điều chỉnh từ xa 70

Hình minh hoạ Hình 1- Giao diện người dùng SMU-K49- 14

Hình 2- Giao diện người dùng SMU-K49- 15

Hình 10- Thiết lập giảm âm điển hình 23

Hình 11- Profile công suất của tín hiệu WiMAX 23

Hình 12- Đo công suất sử dụng NRP-Z51 26

Hình 13- Đo ở chế độ Scope sử dụng NRP-Z11 27

Hình 14- Đo chế độ burst sử dụng NRP-Z11 28

Hình 15- Các loại bộ lọc RBW khác nhau cho việc đo 29

Hình 16 - Việc đo miền thời gian điển hình- Công suất 31

Hình 17- Ảnh hưởng RBW trên hình dạng tín hiệu 32

Hình 18 –Hiệu ứng cuả thiết lập thời gian quét 35

Hình 19 - Kết quả việc thiết lập thời gian quét 35

Hình 20- Cổng trong miền thời gian và kết quả phổ 37

Hình 21-Việc đo OBW 38

Hình 22 -Mặt nạ phổ -kênh BW 10MHz 39

Hình 23-Phép đo ACP 40

Hình 24-Phép đo hệ số nhấp nhô cho các tín hiệu được 41

Hình 25- Đo hệ số nhấp nhô sử dụng 2 phép dò – Mào 43

Hình 26-Dò RMS lỗi của các tín hiệu dao động 44

Hình 27- Việc dò đỉnh và tính toán hệ số nhấp nhô 45

Hình 28- Đo hệ số nhấp nhô với FSQ-K92 46

Kiến thức WiMAX Trang 3

Hình 29- CCDF- Tín hiệu/mào đầu toàn phần và FCH 47

Hình 30-CCDF được gate với FSQ-K92 .49

Hình 31- Việc đo được gate- mào đầu dài- kí hiệu thứ 53

Hình 32-Phép đo được gate- mào đầu dài- kí hiệu thứ 2 53

Hình 33- Phép đo được gate- kí hiệu dữ liệu thứ 1 53

Hình 34- Xử lý tín hiệu FSQ-K92 54

Hình 35- Phép đo 802.16-2004 OFDM điển hình 55

Hình 36-Kết quả đo OFDM 56

Hình 37-Chỉnh sửa giới hạn tất cả EVM 57

Hình 38-Hiển thị chùm và luồng bit 58

Hình 39-Bảng tổng quan burst 59

Hình 40- Thiết lập vùng- FSQ-K93 60

Hình 41-Thiết lập burst –FSQ-K93 60

Hình 42-Công suất burst lỗi 64QAM 63

Hình 43- Kết quả của I/Q offset trong kết quả đo 64

Hình 44- Phép đo I/Q Offset trong mào đầu 64

Hình 45- Kết quả của tăng không cân bằng trong kết quả đo 65

Hình 46- Tín hiệu với lỗi tần số và pha điều chỉnh OFF/ON 68

Hình 47- Tín hiệu với lỗi xung và điều chỉnh thời gian 69

Hình 48-Tín hiệu với 2 mức burst và điều chỉnh mức 70

2 Các yêu cầu kiểm tra và đo lường.

Bảng sau liệt kê tất cả các yêu cầu đo lường và các đoạn chuẩn tương ứng.

Đọc bảng này như thế nào:

Phép đo TX, EMV cho OFDM có thể tìm thấy trong chương 8.3.10.1.2.

Yêu cầu RCT OFDM

OFDM(8.4…)

Kiến thức WiMAX Trang 4

Ý nghĩa RSSI vàđộ lệch chuẩn.

Ý nghĩa CINR và độ lệch chuẩn.

Kiến thức WiMAX Trang 5

Điều khiển mức công suất truyền.

Bảng 166

Độ phẳng dải phổ máy phát.

Lỗi chùm điểm máy phát(EVM).

.8.2.3/ bảng166

Băng thông kênh phát và các tần số sóng mang RF.

bảng165/166

-Công suất đầu ra.

-Thực hiện mặt nạ phát xạ và kênh kề nhau.

-Thời gian Ramp Up/Down lớn nhất.

Bảng 165/166

-Thực hiện RTG/TTG.

-Yêu cầu tần số và thời gian.

Mặt nạ phổ truyền dẫn.

HUMAN 8.5.2

8.5.2

Kiến thức WiMAX Trang 6

Độ nhạy thiết bị nhận

Loại bỏ thay đổi kênh và thiết bị thu kề nhau.

Mức đầu vào thiết bị thu lớn nhất.

Tín hiệu thu lớn nhất có thể chịu.

Sự loại bỏ Receiver image.

3 Danh mục sản phẩm thiết bị kiểm tra WiMAX R&S.

Các máy phát tín hiệu và các nguồn điều chế.

Rohde và Schwarz cung cấp dải rộng cho các máy phát có thể phát các tín hiệu WiMAX 802.16-2004 và 802.16e cho R&D và các quá trình kiểm tra sản phẩm của các module WiMAX hay thiết bị thu WiMAX.

• Là lớp đầu, bộ phát tín hiệu vector SMU200A có thể tổ hợp 2 đường RF rộng và băng cơ sở ở một tần số lên đến 6GHz trong đường dẫn đầu tiên và 3GHz trong đường dẫn thứ 2 Cùng với Module băng chính SMU-B13 gắn trong, bộ phát băng cơ sở SMU-B10 (64 M mẫu)/SMU-B11 (16 M mẫu) và tiêu chuẩn số 802.16-2004 SMU-K49 tuỳ chọn, nó là thiết bị lý tưởng cho việc phát 2 tín hiệu độc lập 802.16-2004 để

Kiến thức WiMAX Trang 7thực hiện tất cả các kiểm tra cần thiết thiết bị nhận bao gồm cả việc kiểm tra kênh thay đổi - chỉ với một thiết bị đơn.Với 64 burst OFDM trong một khung, trên 511 khung, việc tạo tín hiệu OFDM đa vùng và cấu hình riêng cho bất kì phần nào của tín hiệu (gồm phần mào đầu, lớp MAC, các mức burst, …), thiết bị này chứa tất cả các yêu cầu cho việc phát một tín hiệu WiMAX Hơn thế nữa, với 2 đường SMU tuỳ chọn và một giao diện dễ hiểu ta dễ dàng tạo ra một tín hiệu nhiễu như là một CW, một tín hiệu WiMAX khác hay tín hiệu nhiễu khác được điều chế số kết hợp với tín hiệu WiMAX được yêu cầu để thiết lập các kiểm tra thiết bị thu như là loại bỏ các kênh kề nhau Một bộ điều chế I/Q với băng thông 200MHz RF và bộ nhớ I/Q lên đến 64 M mẫu làm SMU kiểm chứng trong tương lai.

SMU cũng đưa ra một Fading Simulator B15 tuỳ chọn để tạo các profile giảm âm thực Điều này có thể là then chốt cho việc kiểm tra sự hoạt động của thiết bị trong một môi trường di động Giảm âm SMU tuỳ chọn đưa ra các cấu hình trước với các profile giảm âm được chỉ ra trong nhiều chuẩn không dây, nhưng các profile do người sử dụng định nghĩa có thể dễ dàng được thiết lập và lưu trữ.Còn việc biểu diễn tín hiệu, một giao diện đồ hoạ người dùng rất trực quan được dựa trên cơ sở một giao diện một sơ đồ khối theo giao diện người dùng, bộ tạo tín hiệu một bước, và bộ điều khiển từ xa rất nhanh của GPIB và LAN cũng là một số ưu điểm then chốt của thiết bị này.

SMU-B14/SMU-Nhờ một giao diện điều khiển từ xa LAN, chuẩn IEEE và tốc độ rất cao của chúng, tất cả máy phát tín hiệu Rohde & Schwarz cung cấp một giải pháp lý tưởng cho các kiểm tra tự động nhanh và chính xác cao trong phòng thí nghiệm và trong các môi trường sản xuất.

Kiến thức WiMAX Trang 8

• Bộ phát tín hiệu vector SMJ đưa ra các chức năng nổi bật và các tuỳ chọn tiêu chuẩn số như SMU Tuy nhiên SMJ khác SMU bởi chỉ một đường dẫn là có thể và không có tuỳ chọn giảm âm nào được đưa ra Cơ sở sẵn có là mô hình 3GHz hoặc 6GHz.

MHz và bộ nhớ I/Q lên đến 1G mẫu có thể được phát kết hợp với AFQ-K249 tiêu chuẩn số 802.16 tuỳ chọn bất kì loại tín hiệu WiMAX nào Cùng với các đầu ra tương tự I/Q khác nhau bên trong và các đầu ra I/Q số AFQ-B18 tuỳ chọn, nó là một thiết bị lý tưởng cho bất kì kiểm tra R&D nào bao

Kiến thức WiMAX Trang 9gồm kiểm tra module và kiểm tra linh kiện ở mức số hay tương tự.

Bộ phân tích tín hiệu và phân tích giải phổ.

Rohde và Schwarz đưa ra một bộ phân tích giải phổ và tín hiệu dải rộng cho các thiết bị WiMAX.

• Bộ phân tích tín hiệu FSQ kết hợp một bộ phân tích tần số phổ RF với một bộ phân tích tín hiệu và phân tích băng thông cơ sở trong một hộp Là một bộ phân tích phổ, FSQ cung cấp nhiễu pha, biểu diễn kênh kề nhau và một sàn nhiễu thấp, là một số ít các ưu điểm nổi bật của nó Là một bộ phân tích tín hiệu, FSQ đưa ra độ chính xác cao với tuỳ chọn FSQ-K92, sự phân tích của các tín hiệu OFDM cố định 802.16 Là các phép đo máy phát

được yêu cầu như là EVM và độ phẳng phổ phối hợp với

phần mềm tuỳ chọn FSQ-K92 Application Firmware WiMAX, nó có thể phân tích các tín hiệu WiMAX chuẩn với độ chính xác cao nhất Tất cả các tham số tín hiệu quan trọng (EVM, sơ đồ chùm, các lỗi pha và tần số, luồng bit, …) là sẵn có trong dạng bảng , số, hoặc đồ thị Nhờ có chuẩn IEEE và giao diện điều khiển từ xa LAN và sự phân tích tín hiệu tốc độ rất cao của bộ phân tích tín hiệu, tuỳ chọn này là một giải pháp lý tưởng cho các kiểm tra tự động nhanh và chính xác trong phòng thí nghiệm và trong các môi trường sản xuất Ứng dụng chương trình cơ sở ứng dụng cho WiMAX IEEE 802.16

Kiến thức WiMAX Trang 10

và WiBRO FSQ-K93 là dễ sử dụng, thực hiện với độ

chính xác và sự phân tích mềm dẻo các tín hiệu 802.16e và WiBRO Sự vận hành là rất dễ, các ưu điểm như là trao đổi cấu hình tự động với SMU/SMJ và điều khiển từ xa thông qua một giao diện LAN tạo ra sự phân tích nhanh và tin cậy cho các tín hiệu WiMAX 802.16 và WiBRO.

Cùng với phần cứng FSQ-B71 Baseband Inputs, các tín hiệu I/Q tương tự có thể được phân tích với độ chính xác cao.

Tất cả những điều này đưa đến một giải pháp hộp đơn với giao diện bus IEEE/IEC và LAN, sẵn sàng cho sản xuất hay sử dụng R&D.

• Bộ phân tích phổ FSU là chọn lựa lý tưởng cho các công việc đo lường mà trong đó việc phân tích vector của tín hiệu WiMAX là không cần thiết.

Trừ việc phân tích bộ điều chế WiMAX, nó cung cấp sự biểu diễn chính xác RF và tốc độ đo.

• Bộ phân tích phổ FSL là cực kì nhẹ và phân tích compact với một dải rộng các ứng dụng trong phát triển, dịch vụ và sản xuất Nó đưa ra các chức năng mà hiện tại chỉ được cung cấp bởi các bộ phân tích dải phổ cao và vì thế

Kiến thức WiMAX Trang 11có một tỉ lệ giá cả/việc thực hiện tối ưu Với một bộ phát tự hiệu chỉnh lên đến 6 GHz và một bộ giải điều chế băng thông 20MHz và còn thêm một giao diện đồ hoạ người dùng giống như của FSU và FSP, nó là lựa chọn tốt nhất cho RF và đo sự điều chế ở phòng thí nghiệm hay trong sản xuất.

• Bộ phân tích phổ FSP là một thiết bị lý tưởng cho sản xuất sử dụng cho sự vận hành nhanh LAN và IEEE, thực hiện RF độ chính xác cao, tốc độ đo rất cao - quan trọng cho sản xuất sử dụng dây chuyền –cộng thêm nhiều ưu điểm nữa.

phổ cầm tay khả chuyển, độ bền cao, cho các kiểm tra tín hiệu tiết kiệm và nhanh chóng Nó là thiết bị lý tưởng cho các kiểm tra nhanh trong lĩnh vực sử dụng, cung cấp các ưu điểm như là đo công suất kênh hay trực tiếp kết nối đến một bộ cảm biến đo công suất FSH-Zx Nó cũng có thể được vận hành thông qua giao diện USB hay RS232 với điều khiển từ xa FSH-K1 tuỳ chọn.

Kiến thức WiMAX Trang 12

Đồng hồ nguồn, thiết bị bổ sung.

• Tính linh hoạt của họ đồng hồ nguồn NRP mới là nhờ các bộ cảm biến được phát triển mới đây Những bộ cảm biến này là các thiết bị độc lập thông minh giao tiếp với đơn vị cơ sở hay một PC thông qua một giao diện số Công nghệ cảm biến thông minh thiết lập các chuẩn mới về mặt tổng quan và chính xác Một dải rộng các loại cảm biến khác nhau là sẵn có.

Kiến thức WiMAX Trang 13

Hệ thống kiểm tra chứng nhận.

tra chứng nhận gồm 3 phần : Kiểm tra phù hợp vô tuyến (RCT); kiểm tra phù hợp giao thức (PCT) và kiểm tra khả năng tương tác (IOT) Rohde & Schwarz là một trong hai nhà bán hệ thống RCT được lựa chọn bởi diễn đàn WiMAX Hệ thống kiểm tra R&S TS8970 đưa ra tất cả các kiểm tra sự phù hợp vô tuyến được yêu cầu và dựa trên cơ sở các vi chương trình ứng dụng WiMAX của SMU và FSQ nói riêng Nó được điều khiển bởi RS-PASS ( phần mềm hệ thống tham số), phần mềm được biết đến từ hệ thống kiểm tra phù hợp RF R&D TS8950 và nguồn gốc của nó.

4 Các đo lường bộ thu WiMAX.

Để kiểm tra một bộ khuyếch đại hay các linh kiện thụ động khác hay để thực hiện các kiểm tra bộ thu WiMAX, các tín hiệu kiểm tra WiMAX phải được tạo ra.

Kiến thức WiMAX Trang 14Phần mềm tuỳ chọn SMU-K49 gắn trong cho SMU, SMJ và các bộ phát tín hiệu SMATE tạo cho nó khả năng phát một tín hiệu kiểm tra WiMAX, bao gồm nội dung khung có khả năng cấu hình đầy đủ, tiêu đề MAC, mã hoá kênh, v.v Với tất cả khả năng đó, bất kì loại tín hiệu yêu cầu chuẩn và thậm chí các yêu cầu không chuẩn có thể được tạo ra.

Thiết lập một tín hiệu kiểm tra WiMAX.

Tuỳ chọn SMU-K49 đưa ra một giao diện đồ hoạ người dùng dễ sử dụng (GUI) trong SMU, cung cấp tất cả các thiết lập cần thiết để thiết lập một tín hiệu WiMAX (OFDM hay OFDMA)

Các hình ảnh dưới đây trình bày GUI để thiết lập một tín hiệu WiMAX OFDM và OFDMA.

Hình 1- Giao diện người dùng SMU-K49- OFDM.

Kiến thức WiMAX Trang 15

Hình 2- Giao diện người dùng SMU-K49- OFDM.

Thiết lập mức tín hiệu.

Đối với các tín hiệu WiMAX, việc thiết lập các mức cao khác việc thiết lập các mức thường.

Mức được thiết lập cho giao diện người dùng có thể là :

Kiến thức WiMAX Trang 16

-Các giá trị kết quả tổng quan

Nhờ Lev không phải là mức RMS của tín hiệu rộng ( hay bursrt toàn phần), sự khác nhau giữa PEP và Lev không phải là hệ số mấp mô của tín hiệu như ví dụ với một tệp dữ liệu IQ thông thường Hệ số mấp mô của tín hiệu hoàn toàn đó có thể được tính toán trực tiếp từ các giá trị được hiển thị trên SMU nếu chỉ các burst với BPSK và mức 0 là hoạt động

Thiết lập các khung được định trước.

Không có tín hiệu kiểm tra đặc biệt nào được xác định trong chuẩn 802.16 (như bạn đã có thể biết từ ví dụ các chuẩn 3GPP).

Chuẩn 802.16-2004 chỉ định nghĩa một số thông báo kiểm tra cho việc đo độ nhạy thiết bị thu.

Ba độ dài khác nhau của các thông báo kiểm tra được xác

định (ngắn với 288 byte dữ liệu, trung gian với 864 byte dữ liệu và dài với 1536 byte dữ liệu), và tất cả các thông báo

kiểm tra có thể được gọi lại cho mỗi loại điều chế và tỷ lệ mã hoá là rất dễ dàng trong SMU.

Hình 4 –Các khung thông báo kiểm tra được định trước.

Tạo đường xuống và đường lên đồng thời.

Đối với một số ứng dụng như là kiểm tra bộ lặp, điều quan trọng là phải tạo một tín hiệu đường xuống (DL) và đường lên (UL) ở cùng một thời gian.

Vì thế, SMU cung cấp khả năng để tạo 2 tín hiệu băng thông cơ sở ở cùng một thời gian khi sử dụng 2 bộ phát băng thông

cơ sở trong một hộp vật lý Cả 2 máy phát có thể được khởi động cùng lúc để cung cấp một quan hệ thời gian chính xác giữa 2 tín hiệu.

Bảng sau trình bày các thiết lập quan trọng trên cả 2 bộ phát băng thông cơ sở cho việc phát tín hiệu DL và UL đồng thời.

khung con đường xuống

yêu cầu

được tạo ra

Hình sau trình bày các quan hệ được mô tả trong bảng trên.

Hình 5 -Sự phát DL và UL đồng thời.Chế độ TDD.

Đối với chế độ TDD (DL và UL ở cùng tần số), cách dễ nhất là sử dụng 2 bộ phát băng cơ sở trong SMU và tổ hợp số chúng.

Hình dưới đây trình bày sự thiết lập của SMU.

Hình 6 – DL và UL- TDD.Chế độ FDD.

Đối với chế độ FDD (DL và UL ở cùng một tần số), có 2 khả năng thiết lập trên SMU :

1 Tổ hợp cả các tín hiệu băng cơ sở, sử dụng một khoảng trống tần số trong băng cơ sở A hoặc B

(“chế độ hẹp” ).

2 Sử dụng 2 đường dẫn RF khác nhau (“ chế độ rộng”).

Nếu cả 2 tín hiệu có băng thông được sử dụng fused như nhau, tần số khoảng trống trung tâm lớn nhất có thể fspacing của cả 2 tín hiệu là:

Hình sau mô tả công thức trên Một khoảng trống tần số có thể được thiết lập cho cả 2 kênh để chuyển băng A xuống và băng B lên.

Hình 8- Tần số khoảng trống băng lớn nhất cho thiết lập SMU.

Tín hiệu UL và DL với bộ phát RF khác nhau (chế độ “rộng”).

Nếu khoảng trống để cả tín hiệu đường lên và đường xuống vượt quá khoảng lớn nhất có thể, ta cần sử dụng 2 bộ điều chế tương tự I/Q khác nhau, các bộ phát RF và tổ hợp tín hiệu với một bộ tổ hợp tín hiệu RF mở rộng.

Với sự tổ hợp này, chỉ giới hạn cho sóng mang khoảng trống là tần số RF lớn nhất của bộ phát tín hiệu.

Hình 9- Dl và UL –FDD “ rộng”.

Áp dụng giảm âm để kiểm tra tín hiệu WiMAX.

Để kiểm tra việc thực hiện của một thiết bị nhận WiMAX- đặc biệt cho chuẩn di động 802.16e - ta cần kiểm tra việc thực hiện dưới điều kiện giảm âm.

Giảm âm xảy ra không chỉ khi định tuyến giữa bộ phát và bộ thu (còn được gọi là kênh) là trực tiếp, đường không được nhiễu loạn (đường tầm nhìn thẳng (LOS)), mà còn khi các mức tín hiệu được thu trên các đường bổ sung (phản xạ trên tường,…) Thêm đó, khoảng cách giữa máy phát và máy thu có thể thay đổi (như ví dụ máy thu thay đổi), mà có thể đưa đến một chuyển dịch Doppler của tần số.

Các phần cứng tuỳ chọn gắn trong bộ phát tín hiệu SMU

SMU-B14 (Bộ giả tạo giảm âm) và SMU-B15 (Sự mở rộng

bộ giả tạo giảm âm) cho phép thiết bị áp dụng giảm âm với trên 40 đường để một tín hiệu WiMAX được tạo bởi phần băng sơ sở số của bộ phát tín hiệu hoặc được cung cấp bởi một bộ phát tín hiệu I/Q mở rộng.

Hiện tại (4/2006), chưa có profile giảm âm chuẩn nào được xác định cho WiMAX Đến bây giờ, mô hình chuẩn

Stanford University Interim (SUI) xác định 6 kịch bản

khác nhau (SUI-1 đến SUI-6), nhưng các mô hình giảm âm 3GPP cũng có thể được sử dụng cho kiểm tra Nhóm làm việc kĩ thuật của diễn đàn WiMAX hiện tại đang thảo luận các mô hình kênh cho di động WiMAX (16e) Một số các profile có thể được dựa trên các mô hình giảm âm 3GPP hoặc trên mô hình SUI.

Hình sau trình bày một cấu hình giảm âm điển hình cho một môi trường đa đường thường được sử dụng cho kiểm tra WLAN.

Hình 10- Thiết lập giảm âm điển hình.

5 Phân tích các tín hiệu WiMAX – Đo phổ và công suất.

Đối với tất cả các phép đo được mô tả trong chương này, các tham số tín hiệu sau được thừa nhận.

Hình 11- Profile công suất của tín hiệu WiMAX.

Tín hiệu bao gồm một burst với một khoảng thời gian 2 ms và một khe với chiều dài 8ms Tổng độ dài khung chính xác là 10ms.

• Khoảng thời gian khung :10ms

• Độ dài burst : xấp xỉ 2ms

• Thời gian rỗi : 10ms- chiều dài burst; xấp xỉ 8ms.

Các phép đo công suất sử dụng các bộ cảm ứng NRP.

Cách đơn giản nhất để đo một số tham số cơ bản như công suất của tín hiệu WiMAX là sử dụng một bộ cảm biến đo công suất.

Để đo công suất, các loại bộ cảm biến khác nhau là sẵn có Chúng thích hợp cho việc đo.

Sensor là các sensor công suất chính xác nhưng không thể chỉ rõ các thay đổi tín hiệu nhanh trong toàn bộ thời gian Nguyên tắc đo của chúng dựa trên cơ sở làm nóng một tế bào nhiệt điện, giá trị đo RMS được lấy với tần số khoảng 1KHz.

Vì vậy một bộ cảm biến nhiệt điện là lựa chọn tốt nhất cho:

- Đo công suất có độ chính xác cao nhất của các tín hiệu không dao động.

-Các tín hiệu dao động với một vòng công suất.

thay đổi tín hiệu nhanh (tần số lấy mẫu khoảng 100 kHz hay thậm chí cao hơn), nhưng có thể sẽ có vấn đề với tín hiệu có hệ số nhấp nhô cao, mà được gây ra bởi dải hoạt động của diod nằm ngoài non-quadratic Với thiết kế diod 3 trạng thái của bộ cảm biến công

suất NRPZ11 hoặc NRP-Z21, vấn đề đó đã được giải

quyết, từ 3 diod cho 3 dải công suất khác nhau được tổ

hợp tự động với nhau Hơn nữa, một bộ cảm biến diod là nhạy hơn nhiều so với bộ cảm biến nhiệt điện, cho kết quả đo tốt hơn ở các mức tín hiệu thấp

Với lý do này các bộ cảm biến diod là lựa chọn tốt nhất cho :

- Quan sát hoạt động công suất và thời gian của tín hiệu.

- Đo công suất trong miền có thể của tín hiệu.

- Đo công suất burst của tín hiệu với vòng công suất không được biết.

- Đo tổng công suất của tín hiệu.

Có 2 cách đo với bộ cảm ứng công suất NRP-Zxx:

NRP và đơn vị điều khiển.

với PC và sử dụng NRP cho việc đo.

Đo công suất của tín hiệu WiMAX với một bộ cảm biến công suất gồm 2 công việc:

1 Đo công suất (burst) tổng (chỉ một giá trị số).

2 Đo đồ thị công suất và thời gian (các giá trị toàn thời gian).

Công suất tổng, công suất burst, vòng công suất.

Một tín hiệu WiMAX điển hình là không tiếp tục, nhưng có một cấu trúc được truyền loạt Điều này dẫn đến một số vùng nào đó trong toàn thời gian mà tại đó không có mức tín hiệu Nhờ một bộ cảm biến công suất nhiệt đưa ra công suất trung bình trên một khoảng thời gian không dài hơn độ dài khung tín hiệu, các vùng không có mặt tín hiệu cũng được xét trong sự tính toán công suất RMS.

Để khắc phục vấn đề này, vấn đề mà dẫn đến kết quả đo công suất sai, chu trình công suất phải được xét trong tính toán công suất RMS Chu trình công suất chỉ ra bao nhiêu % tín hiệu trên toàn thời gian được chiếm với tín hiệu đó Trong ví dụ trên, khung 10ms chứa một burst 2ms, dẫn đến chu trình công suất 20% Giá trị này có thể được nhập vào đơn vị cơ sở NRP, và công suất được đo sau đó sẽ được điều khiển bởi hệ số chính xác này.

• Để một tín hiệu với một vòng công suất D (0 đến 1) hệ số chính xác R có thể được tính toán với R=10.log10(D) Hình sau đây cho thấy một kết quả đo công suất nguồn với một bộ cảm biến nhiệt điện NRP-Z51 (trong chế độ đo ContAV), đo tổng công suất tín hiệu (trái) và công suất burst chính xác (phải) bằng cách thiết lập chu trình công suất tín hiệu chính xác Hệ số chính xác tính toán đến 10.log10(20/100) =7dB.

Hình 12- Đo công suất sử dụng NRP-Z51.

Vấn đề xảy ra với loại phép đo này đó là không có xác nhận chính xác của chu trình công suất, một phép đo công suất chính xác của burst là không thể không được xác định như hệ số chính xác cho tỉ lệ dao động/ tạm dừng

Vì thế, để việc đo công suất burst trên các tín hiệu không xác định hoặc với các chu trình công suất thay đổi, một bộ cảm biến diod như NRP-Z11 là lựa chọn tốt hơn.

Công suất toàn thời gian.

Một phương pháp khác để đo công suất là đo công suất đối với thời gian được gọi là chế độ “scope” trong đơn vị cơ sở NRP Trong chế độ vận hành này, bạn có thể dễ dàng xác định cấu trúc burst của tín hiệu và thực hiện việc đo trên vùng tín hiệu đó.

Hình dưới đây trình bày việc đo với bộ cảm biến diod Z11, đo công suất của toàn bộ khung và công suất của burst Thật dễ để dịch chuyển 2 điểm đánh dấu (đánh dấu màu xanh trong hình dưới) và xác định công suất chính xác trong 2 đường giới hạn.

Hình 13- Đo ở chế độ Scope sử dụng NRP-Z11.

Vấn đề xảy ra với việc đo này đó là bạn phải thiết lập các giới hạn cho việc đo công suất burst bằng tay Điều đó là không thể, chẳng hạn, nếu chu trình công suất thay đổi.

Đối với việc đo công suất burst tự động chính xác mà không biết chu trình công suất chính xác, chế độ burst là sẵn có trong các bộ cảm biến diod.

Chế độ burst.

Bằng cách sử dụng chế độ burst (sẵn có trong các bộ cảm biến diod), bộ cảm biến tự động dò burst, vì vậy chuyển khoảng thời gian burst hay sử dụng một trigger mở rộng là không cần thiết.

Hình sau trình bày cách làm thế nào để kích hoạt chức năng đo burst và cho kết quả mức công suất, mà bằng với công suất burst.

Hình 14- Đo chế độ burst sử dụng NRP-Z11.

Đo công suất sử dụng bộ phân tích dải.

Với một tín hiệu WiMAX điển hình được truyền loạt, cách tốt nhất để đo công suất nguồn một tín hiệu WiMAX là trong miền thời gian.

Thiết lập RBW chính xác.

Với một tín hiệu WIMAX trong miền thời gian được dò ở băng thông có độ phân dải rộng (RBW), bạn phải thiết lập RBW đến một giá trị mà tại đó toàn bộ dải phổ RF vừa trong băng thông này.

Lấy một bản thông tin mà RBW ở bộ phân tích là 3dB băng thông, nghĩa là sự suy giảm bộ lọc xuống 3dB giá trị đỉnh tại các biên bộ lọc.

Hình sau trình bày một tín hiệu WiMAX với băng thông 2MHz (xanh) và dạng của một bộ lọc chuẩn 2MHz(đen) và một bộ lọc kênh (xanh).

Ở biên của bộ lọc chuẩn 2MHz giảm mạnh 3dB ở biên của phổ tín hiệu WiMAX, công suất miền thời gian không được đo chính xác- thậm chí nếu băng thông tín hiệu nhỏ hơn 2MHz được sử dụng trong ví dụ này (độ sai lệch 0.5 dB trong ví dụ này) Bạn có thể thấy rằng, bộ lọc kênh 2MHz cho một mất mát ít hơn bộ lọc băng thông đầy đủ, dẫn đến một kết quả đọc công suất chính xác.

Hình 15- Các loại bộ lọc RBW khác nhau cho việc đo công suất miền thời gian.

Hãy chắc chắn rằng việc đo băng thông là đủ cao để đo toàn bộ băng thông của tín hiệu.

Để thực hiện đo công suất thời gian chính xác, chọn một bộ lọc bình thường với một RBW= 5×BWsignal hoặc một bộ lọc kênh với RBW≥BWsignal

Đo công suất miền thời gian.

Chức năng công suất miền thời gian có thể được sử dụng dễ dàng để đo công suất trong các vùng burst khác nhau (ví dụ trong phần mào đầu và phần dữ liệu).

Bạn có thể tính toán dễ dàng công suất trên các dải burst.

định[FREQ][CENTER] {giá trị}

Thiết lập tần số tín hiệu

cho tối ưu hoá thiết lập việc đo[AMPT][REF LEVEL]

{ giá trị}

Thiết lập mức tới một mức RF được dự định

[SWEEP][SWEEP TIME] Thiết lập thời gian quét để hiển thị một hoặc nhiều hơn các burst và vùng khe

[MEAS][TIME DOMAIN]

Chuyển sang đo miền tần số[TRACE][DETECTOR]

[DETECTOR RMS]

Chuyển sang bộ dò RMS để tối ưu hoá việc đo

[START LIMIT][STOP LIMIT]

Sử dụng đường giới hạn để tính toán công suất trong vùng được chọn

Hình sau trình bày việc đo một miền thời gian điển hình trên tín hiệu OFDM với việc đo công suất phần mào đầu :

Hình 16 - Việc đo miền thời gian điển hình- Công suất mào đầu.

Đo phổ.

Thiết lập RBW chính xác

Tương phản với việc đo công suất miền thời gian, độ phân giải băng thông cho việc đo miền tần số phải được thiết lập đến một giá trị mà tại đó hình dạng tín hiệu được đo không bị ảnh hưởng bởi bộ lọc RBW của bộ phân tích phổ Như bạn có thể thấy trong ví dụ [1], 8.5.2, RBW cho việc đo mặt nạ phổ truyền dẫn phải được thiết lập đến 100 kHz.

Để biểu diễn độ dốc của một tín hiệu, hệ số hình dạng SF được đưa ra SF là tương quan giữa băng thông 60 dB và băng thông 3dB của một dạng đường cong bộ lọc( giá trị khác của cả BW cũng có thể được xác định nhưng là hệ số phổ biến nhất) Hệ số càng thấp bộ lọc càng dốc (một bộ lọc chữ nhật lý tưởng có cùng giá trị 60dB và 3dB BW, vì vậy hệ số hình dạng sẽ tính đến 1) Để đo hình dạng phổ của một tín hiệu, thiết lập RBW đến giá trị lớn nhất chiếm 10% băng thông và xem xét rằng hệ số hình dạng phải đủ nhỏ để nó không ảnh hưởng hình dạng của tín hiệu, mà có thể kết quả thấp hơn sẽ được thiết lập

Hình sau trình bày việc đo tín hiệu (băng thông 2MHz) sử dụng một bộ lọc RBW 200 kHz (đường cong xanh) Như có thể thấy rõ ràng, đường màu xanh không trình bày rõ ràng dạng phổ chính xác của tín hiệu, như hệ số hình dạng của tín hiệu WIMAX dài hơn hệ số hình dạng của bộ lọc RBW.

Hình 17- Ảnh hưởng RBW trên hình dạng tín hiệu.

Kết quả đo hệ số trong :

• WIMAX

Với bộ phân tích dải phổ được quét thông thường (như là tất cả bộ phân tích Rohde và Schwarz) dạng dải phổ đối với tần số được đo bằng cách thiết lập tần số hỗn hợp thành một tần số nào đó, dò tín hiệu (đỉnh lớn nhất, đỉnh nhỏ nhất, RSM,…) và sau đó di chuyển về phía điểm tần số kế tiếp Thông thường, một FSQ sử dụng 625 điểm cho một dải quét rộng (có thể được xác định và thiết lập theo [SWEEP] [SWEEP COUNT]) và thực hiện việc đo hoàn toàn này trong thời gian thiết lập thông qua thời gian quét ([SWEEP] [SWEEPTIME MANUAL]).

Để đo công suát tổng của một tín hiệu được truyền loạt trong miền phổ, thời gian quét phải được thiết lập để :

• Một giá trị nhỏ nhất của Tsweep cho việc dò đỉnh nhỏ nhất hoặc lớn nhất

• Một số nguyên bội của Tsweep cho việc dò RMS ở đó

hoàn toàn (thường định khoảnh thời gian khung)

Đối với ví dụ trên (Nsweep point =625 và Tsignal Cycle =10ms), chúng ta nhận được Tsweep, Minimum = 625 0.01 = 6.25 s.

suất đỉnh lớn nhất và nhỏ nhất có thể không được dò, như việc đo có thể diễn ra trong burst ( nơi công suất được dò không chính xác) hoặc trong bộ dừng (nơi công suất đỉnh lớn nhất có thể được dò không chính xác) Cũng vậy, việc dò RMS có thể bị lỗi.

• Nếu thời gian quét được lựa chọn quá dài, công suất đỉnh được dò chính xác, nhưng giá trị RMS của tín hiệu có thể được dò không chính xác, từ ví dụ, 2 burst xảy ra nhưng chỉ có một điểm dừng được dò.

• Các đỉnh nhỏ nhất không thể được dò, từ-việc thiết lập một khoảng thời gian chính xác-luôn luôn là giá trị nhỏ nhất trong các khe tín hiệu được dò.

Hình dưới đây trình bày rất ngắn việc thiết lập thời gian quét và kết quả lỗi trong việc dò (bộ dò : đỉnh max).

Một ví dụ về thời gian đo rất lâu được cho trong phần đầu đề.

Hình 18 –Hiệu ứng cuả thiết lập thời gian quét chính xác và không chính xác.

Hình 19 - Kết quả việc thiết lập thời gian quét

chính xác (phải) và không chính xác (trái).

Nhược điểm của phương pháp này là các khe được bao gồm cả trong tính toán công suất, dẫn đến một công suất thấp hơn trong dải phổ khi sử dụng bộ dò RMS (cả burst và khe đều bao gồm trong tính toán RMS) Phần tiếp theo sẽ mô tả làm thế nào để khắc phục vấn đề này.

Gating.

Để khắc phục vấn đề này được mô tả ở trên, có thể phân tích rằng chỉ một phần tín hiệu (trong miền thời gian) bao gồm cả công suất phổ Điều này được thực hiện bởi chế độ tạo cửa của bộ phân tích phổ Bảng sau cho thấy làm thế nào để thiết lập thiết bị cho việc đo.

Thiết lập thiết bị ở trạng thái mặc định

Thiết lập băng thông bạn muốn sử dụng để đo

Chuyển đến Trigger ở burst khởi đầu

Chuyển sang chế độ trigger được tạo cổng

Thiết lập thời gian quét

Hình sau trình bày làm thế nào để thiết lập cổng và cho kết quả phổ dạng dốc.