Tài liệu Kiến thức WiMAX

MỤC LỤC Hình minh hoạ. Hình 1- Giao diện người dùng SMU-K49- 14 Hình 2- Giao diện người dùng SMU-K49- 14 Hình 3 - Thiết lập mức SMU. 15 Hình 4 –Các khung thông báo kiểm tra được định 17 Hình 5 -Sự phát DL và UL đồng thời. 19 Hình 6 – DL và UL- TDD. 20 Hình 7- Dl và UL – FDD “ hẹp”. 21 Hình 8- Tần số khoảng trống băng lớn nhất cho thiết lập 22 Hình 9- Dl và UL –FDD “ rộng”. 23 Hình 10- Thiết lập giảm âm điển hình. 24 Hình 11- Profile công suất của tín hiệu WiMAX. 24 Hình 12- Đo công suất sử dụng NRP-Z51. 27 Hình 13- Đo ở chế độ Scope sử dụng NRP-Z11. 28 Hình 14- Đo chế độ burst sử dụng NRP-Z11. 29 Hình 15- Các loại bộ lọc RBW khác nhau cho việc đo 30 Hình 16 - Việc đo miền thời gian điển hình- Công suất 32 Hình 17- Ảnh hưởng RBW trên hình dạng tín hiệu. 33 Hình 18 –Hiệu ứng cuả thiết lập thời gian quét 36 Hình 19 - Kết quả việc thiết lập thời gian quét 36 Hình 20- Cổng trong miền thời gian và kết quả phổ. 38 Hình 21-Việc đo OBW. 39 Hình 22 -Mặt nạ phổ -kênh BW 10MHz. 40 Hình 23-Phép đo ACP. 41 Hình 24-Phép đo hệ số nhấp nhô cho các tín hiệu được 42 Hình 25- Đo hệ số nhấp nhô sử dụng 2 phép dò – Mào 44 Hình 26-Dò RMS lỗi của các tín hiệu dao động. 45 Hình 27- Việc dò đỉnh và tính toán hệ số nhấp nhô. 46 Hình 28- Đo hệ số nhấp nhô với FSQ-K92. 47 Hình 29- CCDF- Tín hiệu/mào đầu toàn phần và FCH. 48 Hình 30-CCDF được gate với FSQ-K92. 50 Hình 31- Việc đo được gate- mào đầu dài- kí hiệu thứ 54 Hình 32-Phép đo được gate- mào đầu dài- kí hiệu thứ 2. 54 Hình 33- Phép đo được gate- kí hiệu dữ liệu thứ 1. 55 Hình 34- Xử lý tín hiệu FSQ-K92. 56 Hình 35- Phép đo 802.16-2004 OFDM điển hình. 57 Hình 36-Kết quả đo OFDM. 58 Hình 37-Chỉnh sửa giới hạn tất cả EVM. 59 Hình 38-Hiển thị chùm và luồng bit. 60 Hình 39-Bảng tổng quan burst. 61 Hình 40- Thiết lập vùng- FSQ-K93. 62 Hình 41-Thiết lập burst –FSQ-K93. 62 Hình 42-Công suất burst lỗi 64QAM. 65 Hình 43- Kết quả của I/Q offset trong kết quả đo. 66 Hình 44- Phép đo I/Q Offset trong mào đầu. 66 Hình 45- Kết quả của tăng không cân bằng trong kết quả đo. 67 Hình 46- Tín hiệu với lỗi tần số và pha điều chỉnh OFF/ON. 69 Hình 47- Tín hiệu với lỗi xung và điều chỉnh thời gian 70 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. Chuẩn SC (8.1…) SCa (8.2…) OFMD (8.3…) Yêu cầu RCT OFDM OFDM (8.4…) SS (8.2…) BS (8.3…) CQ Ý nghĩa RSSI và độ lệch chuẩn. .9.2 .2.2 .9.2 .6 --- .11.2 Ý nghĩa CINR và độ lệch chuẩn. .9.3 .2.3 .9.3 .7 --- .11.3 TX Điều khiển mức công suất truyền. Bảng 166 .3.5 .10.1 .16 .12.1 Độ phẳng dải phổ máy phát. --- --- .10.1.1 .17 .15 .12.2 Lỗi chùm điểm máy phát(EVM). .8.2.3/ bảng166 .3.4 .10.1.2 .18 .16 .12.3 Băng thông kênh phát và các tần số sóng mang RF. bảng 165/166 .3.1 .10.2 --- Công suất đầu ra. .8.2.1 --- --- --- Thực hiện mặt nạ phát xạ và kênh kề nhau. .8.2.2 .3.7 .3.8 --- --- Thời gian Ramp Up/Down lớn nhất. Bảng 165/166 .3.6 --- --- Thực hiện RTG/TTG. --- --- --- .21 .22 --- --- Yêu cầu tần số và thời gian. Bảng 165/166 .3.3 .12 .18 .14.1 Mặt nạ phổ truyền dẫn. Chương 8.5.2 Chương 8.5.2 HUMAN 8.5.2 .20 .17 Chương 8.5.2 RX Độ nhạy thiết bị nhận. .3.9 .11.1 .2 .2 .13.1 Loại bỏ thay đổi kênh và thiết bị thu kề nhau. Bảng 165/166 .3.11 .11.2 .8/.9 .7/.8 .13.2 Mức đầu vào thiết bị thu lớn nhất. --- .3.10 .11.3 .10 .9 .13.3 Tín hiệu thu lớn nhất có thể chịu. --- --- .11.4 .1 .1 .13.4 Sự loại bỏ Receiver image. --- --- .11.5 .11 .10 --- 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 thực 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 SMU-B14/SMU-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. 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. 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. Bộ phát điều chế I/Q AFQ100A với tần số lấy mẫu là 300 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 gồm 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 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 có 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. Bộ phân tích phổ cầm tay FSH3/6 là một bộ phân tích 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. 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. Hệ thống kiểm tra chứng nhận. Các sản phẩm WiMAX cần thông qua một quá trình kiểm 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. Phần 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. 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 : Mức của mào đầu. Hay Mức của FCH/burst. Mức burst đầy đủ (mào đầu, FCH và burst) không thể được thiết lập trực tiếp trên SMU. Hình dưới đây trình bày giao diện đồ hoạ người dùng (GUI) của SMU và vùng tương ứng trong burst mà mức đó được điều chỉnh. Mỗi thay đổi trong các bảng có thể được thấy ngay từ màn hiển thị đồ hoạ, và bất kì sự thiết lập xung đột nào sẽ được chỉ ra ngay lập tức trong suốt giai đoạn vào dữ liệu. Cũng vậy, mã màu và các đường giới hạn khung giúp ích lớn trong quá trình “thiết kế pha“ của tín hiệu. Hình 3 - Thiết lập mức SMU. Các thiết lập và các giá trị được đo tương ứng : SMU FSQ Lev khi mức tham chiếu= mào đầu -RSSI -Các giá trị kết quả tổng quan Lev khi mức tham chiếu =FCH/Burst -Burst -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. Tham số BB A (DL) BB B (DL) Khoảng thời gian khung X ms X ms (=BB đường 1) Khoảng thời gian khung con đường xuống --- UL offset được yêu cầu Chế độ khởi động Any Khởi động lại được tạo ra Nguồn khởi động --- Nội bộ (băng A). 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”). Tín hiệu UL và DL với cùng bộ phát RF (chế độ “hẹp”). Nếu bạn tổ hợp cả hai tín hiệu trong băng cơ sở, bạn có thể chỉ ra khoảng trống tần số cho tín hiệu từ băng B. Hình 7- Dl và UL – FDD “ hẹp”. Nếu bạn thiết lập khoảng trống tần số, nguyên tắc sau phải xem xét: Giá trị offset lớn nhất foffset cho tần số offset băng cơ sở là 40MHz, được giảm bởi ½ tín hiệu được sử dụng hay băng thông RF f used (mà có thể được định bởi tỉ lệ xung ARB): 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. Bộ cảm biến nhiệt điện như NRP-Z51 Thermal Pơwer 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. Những bộ cảm biến diod có thể thoả mãn được các 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: Sử dụng chúng cùng nhau với đồng hồ công suất NRP và đơn vị điều khiển. Kết nối các bộ cảm biến với một bộ tương thích 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: Đo công suất (burst) tổng (chỉ một giá trị số). 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 NRP-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. [ PRESET] Thiết lập thiết bị ở trạng thái mặc định [FREQ][CENTER] {giá trị} Thiết lập tần số tín hiệu [SPAN][ZERO SPAN] Chuyển miền thời gian [TRIG][ EXTERN] Sử dụng một cáp trigger mở rộng 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. Bộ lọc RBW 10kHz. Bộ lọc RBW 200kHz. Đo hình dạng phổ tín hiệu. Đầu tiên, bạn cần phải xem hình dạng phổ của tín hiệu, mà có nghĩa là bạn phải đo băng thông, xem ảnh hưởng bộ lọc hay xác định tiêu chuẩn mặt nạ phát xạ phổ của tín hiệu. Để đo hình dạng của tín hiệu burst, một sự tính toán cơ bản phải được thực hiện để thiết lập chính xác bộ phân tích. 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 Tsweep,Minimum là thời gian quét để thiết lập cho việc đo tín hiệu chính xác Nsweep point là số điểm quét ( mặc định là 625 cho FSQ) Tsignal Cycle là thời gian cho bản mô phỏng tín hiệu 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. Nếu khoảng thời gian được chọn là quá ngắn, công 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 tần số tín hiệu Chọn một khoảng thời gian cho việc xem toàn bộ tín hiệu Chuyển bộ dò RMS Thiết lập mức để đạt mức mong đợi lớn nhất Thiết lập băng thông bạn muốn sử dụng để đo Chuyển đến Trigger ở burst khởi đầu Chuyển đến cấu hình cổng Lập thời gian quét để nhìn thấy tín hiệu được tạo cửa chi tiết Thiết lập bắt đầu cổng tại điểm đầu của tín hiệu Chuyển chiều dài cổng để bao trùm tín hiệu hoàn toàn được phân tích 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. Hình 20- Cổng trong miền thời gian và kết quả phổ. Với gating, bộ phân tích phổ chỉ phải thực hiện việc đo khi tín hiệu bật, mà cho kết quả trong thời gian đo ngắn hơn. Để ví dụ chuẩn được sử dụng trong ứng dụng này ( thời gian burst 2ms, độ dài khe 8ms), nó có thể được thấy bằng cách tính toán mà phép đo có thể thực hiện nhanh hơn 5 lần khi sử dụng gating. Để đo tổng công suất của một tín hiệu được truyền loạt trong miền tần số sử dụng gating, thời gian quét phải được thiết lập ở giá trị nhỏ nhất Tsweep = Nsweep points.Tburst * Tsweep, Minimum là thời gian quét nhỏ nhất để thiết lập cho việc đo một tín hiệu chính xác * Nsweep points là số các điểm quét (mặc định 625 cho FSQ) * Tburst là chiều dài của burst (hoặc một phần burst mà bạn muốn phân tích) Đo băng thông được chiếm dụng (OBW). Một đặc trưng của tín hiệu được điều chế là là băng thông được chiếm dụng của nó. Ở hệ thống truyền thông vô tuyến chẳng hạn, băng thông được chiếm dụng phải được giới hạn để cho phép truyền dẫn không méo trên các kênh kề nhau. Băng thông được được chiếm được xác định như băng thông bao gồm một tỉ lệ phần trăm được định trong tổng số công suất truyền. Một tỉ lệ nằm giữa 10% và 99.9% có thể được thiết lập trên FSQ. Hình đưới đây trình bày việc đo OBW (99%). Hình 21-Việc đo OBW. Hãy chắc chắn rằng thời gian đo để xác định OBW là được thiết lập để phù hợp với cấu trúc đã nói trước đây. Mặt nạ phát xạ phổ. Chuẩn 802.16 xác định một mặt nạ phổ truyền dẫn cho dải tần không được cấp phép. Mặt nạ này được xác định trong dải băng từ 10MHz đến 20MHz. Nhờ có một cặp các thiết lập của băng thông được xác định mặt nạ phổ có thể được co giãn để phù hợp với các thiết lập băng thông khác (nhưng các mặt nạ được co giãn không phải là các mặt nạ chuẩn thật). Kiểm tra mặt nạ phát xạ phổ rộng có thể được thực hiện tự động bằng phép đo FSQ-K92[MEAS] [SPECTRUM][SPECTRUM IEEE]. Thêm đó, chuẩn ESTI xác định các mặt nạ cho tất cả các thiết lập băng thông được xác định và sẵn có. Các mặt nạ này có thể được chọn trong các chương trình cơ sở và được điều chỉnh tự động đến các giá trị chính xác [MEAS][SPECTRUM][SPECTRUM ESTI]. Bên cạch đó, bộ phân tích dải phổ thông thường đưa ra khái niệm đường giới hạn mềm dẻo cho các ước lượng tối ưu của các thiết lập đường giới hạn do người dùng chỉ ra. Hình dưới đây trình bày phép đo mặt nạ phát xạ phổ điển hình được thực hiện bởi chương trình cơ sở FSQ-K92. Hình 22 -Mặt nạ phổ -kênh BW 10MHz. Công suất kênh kề nhau (ACP). Công suất kênh kề nhau là tỉ số giữa công suất trong kênh phát chính và các kênh kề với kênh này. Giá trị này thông thường được cho bằng dB. 802.16 không chỉ ra bất kì phép đo nào cho ACP, nhưng với FSQ và FSQ-92 tuỳ chọn, nó có thể tạo ra một phép đo ACP mềm dẻo phù hợp với thiết lập do người dùng chỉ ra. Hình dưới đây trình bày một phép đo ACP điển hình. Hình 23-Phép đo ACP. Đo hệ số nhấp nhô. Hệ số nhấp nhô được xác định như là tỉ số giữa mức đỉnh và mức RMS của tín hiệu. Hệ số nhấp nhô của các tín hiệu dao động. Đối với một tín hiệu dao động, có 2 hệ số nhấp nhô khác nhau : Hệ số của bản thân burst đó (“ hệ số nhấp nhô burst”). Hệ số nhấp nhô của tín hiệu toàn phần (“ hệ số nhấp nhô toàn phần”). Hình sau trình bày lại tín hiệu được sử dụng cho các suy xét cho phép đo công suất. Hệ số nhấp nhô của burst là 8 dB. Hình 24-Phép đo hệ số nhấp nhô cho các tín hiệu được truyền loạt. Ta cũng có thể quan sát một tín hiệu toàn phần mà giá trị đỉnh của tín hiệu không thay đổi (như đỉnh xảy ra trong burst), nhưng giá trị RMS thay đổi. Quan hệ giữa hệ số nhấp nhô burst Rburst [dB] và hệ số nhấp nhô toàn phần Rtotal [dB] của một tín hiệu truyền loạt với một chu trình công suất của D ( 0 <Nduty < 1) được xác định như sau : Đối với tín hiệu trên, hệ số nhấp nhô toàn phần có thể được tính như sau: Có 3 cách cơ bản để xác định hệ số nhấp nhô : Tạo một phép đo sử dụng 2 phép dò, một dò với bộ dò giá trị max, một dò với bộ dò RMS. Sử dụng chức năng đo trong của FSQ ([MEAS][SIGNAL STATISTICS][CCDF]). Sử dụng chức năng đo trong của tuỳ chọn FSQ-K92 ([DISPLAY LIST]). Đo hệ số nhấp nhô với 2 phép dò. Một giải pháp có thể sử dụng cho việc đo hệ số nhấp nhô là tính giá trị đỉnh và giá trị RMS của tín hiệu sử dụng 2 phép dò trong bộ phân tích phổ. Phép đo được thiết lập theo cách giống như cho công suất toàn thời gian. Sau khi thiết lập phép đo, phép dò thứ 2 với giá trị max được thêm vào, và chênh lệch giữa giá trị RMS và giá trị đỉnh của phép dò thứ 2 sẽ được tính toán. Hình sau mô tả kết quả đo trong chế độ tách tiêng màn hình. Màn hình trên được sử dụng để đo hệ số nhấp nhô của một tín hiệu toàn phần. Từ công suất RMS trên burst toàn phần (-29.82 dBm, hộp xanh và phép dò) và công suất đỉnh (-20.64 dBm, hộp đen và phép đo), một hệ số nhấp nhô 9.18 dB được tính toán. Với phương pháp này, ta dễ dàng thu được hệ số nhấp nhô của các vùng khác nhau của burst đơn giản bằng cách thay đổi các giới hạn tìm kiếm thuộc giá trị RMS được tính toán và giá trị đỉnh được tìm kiếm. Điều này có thể thấy trong màn hình dưới. Từ RMS (-27.43 dBm) và đỉnh (-23.89 dBm), một hệ số 3.54 có thể được tính toán. Hình 25- Đo hệ số nhấp nhô sử dụng 2 phép dò – Mào đầu và toàn bộ. Đo hệ số nhấp nhô với FSQ-K92. Giá trị của hệ số nhấp nhô phụ thuộc vào 2 giá trị : giá trị của tín hiệu RMS và giá trị của đỉnh tín hiệu. Giá trị này gây ra một số vấn đề mà có thể được giải quyết bằng talking a closer để xem mẫu tín hiệu làm việc với nhau như thế nào với bộ tính toán hệ số nhấp nhô. Đo mức RMS. Giá trị RMS của tín hiệu được tính toán trên một lượng lớn các giá trị mẫu của tín hiệu, và một số loại tín hiệu được đưa ra từ tất cả các mẫu. Nếu một tín hiệu được truyền loạt được đo, giá trị RMS được xác định bởi mức burst và chu trình công suất tín hiệu. Nếu FSQ đang hoạt động trong chế độ trigger tự do, chắc chắn rằng bạn không chỉ đo các phần còn lại của burst. Quan hệ này là giống các quan hệ được mô tả trong phần trước. Nhưng nếu thời gian đo quá dài, bạn sẽ không thu được bản đọc RMS chính xác. Hình sau mô tả vấn đề đó. Vùng này được đánh dấu bằng mầu vàng là độ dài của cửa sổ dò tín hiệu. Trong quá trình dò đầu tiên, một burst được bao gồm trong vùng được dò, nhưng trong vùng dò thứ 2 chứa 2 burst. Một phép tính đơn giản cho thấy rằng mức của vùng dò thứ 2 là cao hơn 3 dB so với vùng dò thứ nhất. Hình 26-Dò RMS lỗi của các tín hiệu dao động. Đối với một bản đọc RMS chính xác của công suất tổng (burst & gap) cho một tín hiệu truyền loạt, độ dài đo là một số nguyên bội của độ dài khung. Đo mức công suất. Giá trị đỉnh được tính toán bằng cách tính mức lớn nhất trong tín hiệu. Với mỗi qua trình xử lý tín hiệu số sử dụng lấy mẫu tín hiệu, các giá trị chỉ sẵn có ở các lần nào đó (phụ thuộc vào tần số lấy mẫu). Hình dưới đây trình bày vấn đề có thể xảy ra trong hoàn cảnh này. Tín hiệu ( dạng sóng sin) được lấy mẫu với một tần số hiển nhiên, và đỉnh được tìm (điểm đỏ). Không may giá trị được lấy mẫu xung quanh giá trị đỉnh thực, vì vậy giá trị đỉnh thực không được dò thấy. Lỗi này có giá trị lên đến vài dB. Hình 27- Việc dò đỉnh và tính toán hệ số nhấp nhô. Đây là 2 cách để giải quyết vấn đề này : Tăng tần số lấy mẫu và vì thế giảm khả năng của mẫu có đỉnh lỗi. Tạo một vài phép đo không tương quan ( với trigger chạy tự do) và tìm đỉnh chung trên toàn bộ kết quả đo. Để tạo một bản đọc hệ số nhấp nhô chính xác từ FSQ-K92, thiết lập “Overall Burst Count” để chọn trigger chạy tự do và đọc hệ số nhấp nhô như là hệ số thực của tín hiệu. Hình sau đây mô tả kết quả của một phép đo xem xét chỉ trên 2 burst với sự tính toán giá trị đỉnh (hình cao hơn), và một phép đo xét ở 100 burst (hình thấp hơn). Ta có thể thấy rõ ràng, hệ số nhấp nhô lớn nhất được đo là cao hơn và chặt chẽ hơn hệ số nhấp nhô thực của tín hiệu. Hình 28- Đo hệ số nhấp nhô với FSQ-K92. Chức năng phân tán tích luỹ bổ sung (CCDF). CCDF là một chức năng tính toán tĩnh. Nó là một chức năng biểu đồ tích luỹ và tính toán khả năng mà biên độ tín hiệu sẽ có một mức trên mức RMS của tín hiệu. Với kết quả thu được, mức lớn nhất của chức năng CCDF (đánh dấu với hình vuông màu xanh và đỏ trong hình tiếp theo) là hệ số nhấp nhô của tín hiệu, với khả năng của mức tín hiệu trên mức đỉnh là 0%. Có 2 cách để đo CCDF trong bộ phân tích tín hiệu Rohde & Schwarz : Sử dụng chức năng thông báo CCDF thông thường trong thiết bị cơ sở Sử dụng chức năng thông báo trong ứng dụng FSQ-K92 WiMAX . Vì các khái niệm đo khác nhau, chức năng đo CCDF trong chế độ phân tích thông thường có thể chỉ tính CCDF của phép dò toàn bộ, trong khi chức năng đo CCDF trong FSQ-K92 có thể tính CCDF của các miền nào đó trong burst (“gating”). Hình sau cho thấy sự tính toán CCDF (chế độ phân tích phổ thông thường) của một tín hiệu WiMAX với một phần mào đầu duy nhất và FCH (black) với mào đầu, FCH và một burst (xanh) trong chế độ không truyền loạt. Từ độ dốc màu xanh ( phép dò 1), bạn có thể thấy rằng hệ số nhấp nhô là 9.00 dB (giá trị này có thể đọc từ bảng hoặc được tính thông qua chức năng đánh dấu); độ dốc màu xanh cho thấy hệ số thấp hơn nhiều 5.4 dB. Hình 29- CCDF- Tín hiệu/mào đầu toàn phần và FCH. Giá trị của CCDF của một số vùng nào đó trong burst có thể quan trọng để đạt được thông tin chi tiết về CCDF của tải tin trong sự tổ hợp với các phương pháp nén khác nhau của một hệ thống khuyếch đại. Vi chương trình ứng dụng FSQ-K92 có thể chạy một phép đo CCDF được tạo cổng trên tín hiệu thậm chí nếu sự giải điều chế thất bại, vì vậy đây là cách tốt nhất để xác định sự điều chế và thuộc tính của tín hiệu. Việc ước lượng tín hiệu được thực hiện trên bộ đệm giữ lại hoàn toàn (tất cả các mẫu I/Q được giữ lại) và có thể được giới hạn bằng cách tạo cổng đến các vùng nào đó của tín hiệu. Khi sự giải điều chế là không cần thiết cho phép đo này, bạn có thể tăng số các mẫu (và vì vậy độ chính xác của việc đo)cho ước lượng bằng cách tăng tỉ lệ lấy mẫu. Để chuyển đến phép đo được tạo cổng, chạy dãy sau: Thiết lập thiết bị đến trạng thái mặc định. Thiết lập tần số tín hiệu Chuyển đến FSQ-K92 Chuyển đến quét Thiết lập tỉ lệ mà bộ chuyển A/D sẽ lấy mẫu tín hiệu Chọn thời gian quét Chuyển đến chế độ trigger yêu cầu lệnh Chuyển đến đo CCDF Chuyển đến gating Điều chỉnh gate để đo. Hình sau mô tả 2 phép đo với CCDF được gate, mà hiển thị CCDF của mào đầu và CCDF của CCDF của tải tin. Hình 30-CCDF được gate với FSQ-K92. 6. Phân tích tín hiệu WiMAX – Đo sự điều chế. Các khía cạnh tổng quát và kịch bản lỗi. Một tín hiệu WiMAX (OFDM và OFDMA) có thể có nhiều lỗi khác nhau, mà theo đó, dẫn đến các lỗi khác nhau. Bảng sau cho thấy các hệ thống cơ sở của một bộ phát WiMAX và các nguồn lỗi điển hình. Thuật ngữ viết tắt: NAP Không thể phân tích. NBF Không tìm được burst. NBD Không loại burst được lệnh để phân tích (cảnh báo FSQ-K92). Đo phổ kí hiệu OFDM. Nếu tín hiệu đã truyền được kiểm tra bằng cách xem công suất đầu ra và phổ nhưng các lỗi được phân tích với phần mềm ứng dụng giải điều chế vector, bạn có thể phải xem phổ đầu ra của tín hiệu OFDM để xác định nếu tín hiệu được điều chế. Cách tốt nhất để kiểm tra nếu một tín hiệu có điều chế OFDM là sử dụng phép quét được tạo cổng và đo phổ FFT của tín hiệu. Ứng dụng phần mềm FSQ-K92 có thể chạy một phép đo FFT được tạo cổng trên tín hiệu thậm chí nếu sự giải điều chế thất bại, vì vậy đây là cách tốt nhất để xác định sự điều chế tín hiệu. Chạy các thiết lập sau để thực hiện phép quét được tạo cổng. Thiết lập thiết bị đến trạng thái mặc định. Thiết lập tần số tín hiệu Chuyển đến FSQ-K92 Chuyển đến quét Thiết lập tỉ lệ mà bộ chuyển A/D sẽ lấy mẫu tín hiệu Chọn thời gian quét Chuyển đến chế độ trigger yêu cầu lệnh Chuyển đến đo CCDF Chuyển đến gating Điều chỉnh gate để đo. Đối với việc đo phổ được cổng, độ dài cổng phải bằng thời gian kí hiệu hữu ích Tb mà có thể được tính với Và khoảng cách giữa 2 kí hiệu hợp lý Ts là : Trong đó : N là cỡ FFT. Fs là tần số lấy mẫu của tín hiệu. G là tỉ số khoảng bảo vệ. Đối với một tín hiệu 802.16-2004, N=256, G có thể có các giá trị ¼, 1/8, 1/16, hoặc 1/32 và Fs có thể có các giá trị riêng rẽ giữa 1.72 và 32MHz, phụ thuộc vào băng thông kênh và hệ số lấy mẫu. Phép đo dưới đây được lấy với một tín hiệu MHz và G=1/4 (Tb=256/2MHz =128 và Ts =128µ.(1+1/4)=106µ), chiều dài mào đầu, kí hiệu thứ nhất và thứ 2 và 1 kí hiệu dữ liệu. Ta có thể thấy rõ ràng, thiết bị không thể giải điều chế tín hiệu (vì một thiết lập phân tích bị lỗi), nhưng chế độ phổ FFT được tạo cổng vẫn sẵn có và đang làm việc. Đối với việc đo này, một trigger chuyển tiếp 50µ đã được thiết lập. Kí hiệu thứ nhất cho biết 50 sóng mang mào đầu, kí hiệu thứ 2 cho biết 100 sóng mang mào đầu, và kí hiệu thứ 3 cho biết kí hiệu dữ liệu đầu tiên, mà sử dụng chỉ trên 4 kênh. Hình 31- Việc đo được gate- mào đầu dài- kí hiệu thứ nhất. Hình 32-Phép đo được gate- mào đầu dài- kí hiệu thứ 2. Hình 33- Phép đo được gate- kí hiệu dữ liệu thứ 1. Phân tích tín hiệu- Tổng quan. Hình sau trình bày nguyên tắc thiết kế của việc phân tích WiMAX OFDM trong phần mềm đo FSQ-K92. Chi tiết hơn về quá trình xử lý tín hiệu có thể được tìm thấy trong sổ tay FSQ-K92. Hình 34- Xử lý tín hiệu FSQ-K92. Thực hiện các phép đo điều chế-OFDM. Thực hiện một phép đo vector trên một tín hiệu WiMAX là rất dễ trong FSQ-K92. Sau các bước sau được thực hiện, bộ phân tích có thể phân tich tín hiệu. Thiết lập thiết bị đến trạng thái mặc định Thiết lập tần số tín hiệu Chuyển đến FSQ-K92 Chuyển đến chế độ quét Thiết lập băng thông của tín hiệu Chọn thời gian quét Chuyển đến chế độ trigger đợi lệnh Hình 35- Phép đo 802.16-2004 OFDM điển hình. Hình 36-Kết quả đo OFDM. Trong hình 20, bạn có thể thấy rằng FSQ cho biết tất cả các phần tín hiệu được giải điều chế với thanh màu xanh. Điều này rất hữu ích để dò các phần của tín hiệu mà không thể bị phân tích hay có các loại điều chế khác nhau. Cũng có thể bắt buộc bộ phân tích đo tất cả các burst hoặc chỉ một số burst với một sự điều chế được chỉ ra. Điều này có thể được thiết lập trong menu [DEMODSETTINGS] (“ Modulation Detection Mode” All or User). Chỉnh sửa các giới hạn bảng. Các giới hạn được sử dụng cho việc tính toán của PASSED hay FAILED trong bảng hiện thị được tự động thiết lập đến giá trị phù hợp với chuẩn đó. Nếu bạn muốn thay đổi các giới hạn, bạn có thể chỉnh sửa chúng dễ dàng. Chuyển sang chế độ List Mode và nhấn phím cứng [LINES]. Sau đó bạn có thể chọn giới hạn với các khoá con trỏ và thay đổi chúng. Nếu bạn muốn thiết lập chúng quay lại giá trị mặc định, sử dụng nút [DEFAULT CURRENT] hay [ DEFAULT ALL]. Hình 37-Chỉnh sửa giới hạn tất cả EVM. Các phép đo điển hình. Với một phân tích chi tiết, FSQ –K92 đưa ra rất nhiều ưu điểm hữu ích. Một trong số chúng là mã hoá màu của sơ đồ chùm được giải điều chế và luồng bit theo sự điều chế (BPSK, QPSK,…). Hình sau trình bày chùm và luồng bit cho một khung với các điều chế khác nhau. Hình 38-Hiển thị chùm và luồng bit. Bảng tổng quan burst cũng là một ưu điểm rất hữu ích; Nó cung cấp thông tin chi tiết như là nguồn, EVM, độ dài kí hiệu và điều chế của mỗi burst. Hình 39-Bảng tổng quan burst. Tạo phép đo sự điều chế-OFDMA. Đối với phép đo 802.16-2004 OFDM/ 802.16e, FSQ-K923 được sử dụng. Hoạt động của tuỳ chọn FSQ-K93 về cơ sở là giống sự hoạt động FSQ-K92 tuỳ chọn, trừ xếp đặt burst trong một vùng là phức tạp hơn, như các burst có thể được đặt trong miền thời gian và tần số và cũng có thể lệch trong miền thời gian và tần số dẫn đến các khe trong hoạch định tần số và thời gian. Nhập thiết lập vùng và các thiết lập toàn bộ. Thiết lập vùng được thiết lập trên cơ sở cùng một cách với SMU và FSQ. Hai hình sau trình bày việc sắp xếp vùng điển hình được nhập với giao diện ngưòi dùng FSQ. Hình 40- Thiết lập vùng- FSQ-K93. Hình 41-Thiết lập burst –FSQ-K93. Việc thiết lập cho các vùng và các burst được thực hiện trên cả SMU và FSQ và bao gồm thiết lập nhiều số và tham số khác nhau, FSQ-K93 có thể đọc các loại tệp thiết lập khác nhau từ các thiết lập được lưu trữ hay từ các tệp thiết lập của SMU (và cũng có thể của SMJ hay SMATE). Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một tệp hay trực tiếp kết nối với SMU thông qua một giao diện IEEE hay LAN và đọc các thiết lập trực tiếp từ thiết bị. Hình sau trình bày cuộc thoại gọi lại từ phần mềm FSQ-K93, các loại tệp khác nhau và sự mô tả của chúng. Cấu hình khung mặc định. “Lập lại” thiết lập khung và vùng. Tải từ SMU. Kết nối đến SMU và tải thiết lập. Thiết lập khung. Thiết lập khung và vùng được lưu giữ trong FSQ-K93. Thiết lập đầy đủ. Thiết lập khung, vùng và toàn bộ được lưu giữ trong FSQ-K93. Thiết lập RS SMU. Thiết lập khung và vùng được lưu giữ trong SMU. Các kịch bản lỗi điển hình. Trong phần tiếp theo, các điều kiện lỗi điển hình và các kết quả phép đo của chúng được mô tả. Kịch bản lỗi cơ sỏ được dựa trên cơ sở giống OFDM và OFDMA, vì vậy các chế độ đều được thảo luận ở đây. Chúng chỉ được thảo luận riêng rẽ nếu có sự khác nhau đáng kể giữa 2 chế độ. Công suất burst lỗi. Nếu một hoặc nhiều burst cho một công suất lỗi, bạn có thể nhìn thấy điều này bằng sử dụng hiển thị chùm. Bạn phải chuyển qua chế độ tắt điều chỉnh mức để thấy các điểm chùm lỗi trong kết quả. Khi điều chỉnh mức được chuyển sang chế độ mở, mức sẽ được chính xác và các điểm chùm sẽ được hiển thị trong các vị trí được chính xác hoá. Hình sau mô tả việc xây dựng chùm cho một khung. Nó gồm một số các burst với các điều chế khác nhau. Mã hoá màu và chỉ ra các vị trí chùm chính xác giúp định dạng các mức công suất lỗi trong các burst Hình 42-Công suất burst lỗi 64QAM. Giả tạo băng trong. Trong thiết bị phát hay thu, có thể giả tạo các tín hiệu được phát bằng bộ trộn hay các linh kiện khác. Các tín hiệu này dẫn đến một đỉnh trong EVM vs. Hiển thị sóng mang, như bạn có thể nhìn thấy trong hình sau. Hình sau trình bày tín hiệu OFDM trong miền thời gian thông thường (tín hiệu OFDM trong màu vàng và tín hiệu giả tạo màu xanh) và được giải điều chế tín hiệu trong hiển thị công suất đối với thời gian (ở trên) và hiển thị EVM đối với sóng mang (ở dưới). Bạn có thể nhìn thấy rõ ràng đỉnh trong EVM đối với sóng mang dò ở vị trí giả tạo. Hình 43- Kết quả của I/Q offset trong kết quả đo. I/Q offset cũng có thể được đo trong mào đầu được sử dụng bởi chế độ phổ FFT được tạo cổng trong thiết bị. Đối với phép đo này, biên độ của sóng mang trung tâm (được đo với điểm đánh dấu) có thể so sánh với tổng công suất của phần burst được sử dụng cho sự đánh giá kênh (công suất mào đầu, mà được hiển thị như bản đọc RSSI trong bảng hiện thị, hay tổng công suất mà được hiển thị như công suất burst trong bảng hiện thị). Hình sau cho thấy làm thế nào để chạy phép đo này sử dụng chế độ FFT. Hình 44- Phép đo I/Q Offset trong mào đầu. Một tần số tạo một lỗi để tính toán I/Q offset bằng cách so sánh biên độ sóng mang với biên độ của sóng mang kích hoạt thứ nhất trong phổ FFT. Việc đo này là lỗi, như I/Q offset được xác định quan hệ với công suất mào đầu / công suất burst. Tăng sự không cân bằng và lỗi vuông góc. Một sự tăng không cân bằng (ví dụ sự tăng của đường I là khác sự tăng của đường II) và lỗi vuông góc (pha giữa đường I và Q không phải là 90o) dẫn đến một hằng số, đã giảm việc thực hiện EVM trong hiển thị EVM đối với sóng mang. Hình sau trình bày hiệu ứng đó ( sự tăng không cân bằng 0.5dB). Hình 45- Kết quả của tăng không cân bằng trong kết quả đo. Thiết lập điều chỉnh chính xác và đánh giá kênh. Chức năng điều chỉnh bên trong FSQ-K92 và FSQ-K93 được sử dụng để bù lỗi về pha, tính thời gian và mức độ trên toàn bộ khung. Phù hợp với chuẩn [1], 8.3.10.1.2 “ lỗi chùm phát và phương pháp kiểm tra”, chỉ các offset tần số (=lỗi pha) được cho phép để bù (c và d), trong khi đó tính thời gian và lỗi không được bù. Vì vậy, các thiết lập mặc định cho điều chỉnh là Phase ON và Timing and Level OFF. Bảng sau trình bày EVM cho các điều chỉnh và kịch bản lỗi. Tín hiệu kiểm tra (802.16-2004 OFDM) : 1GHz + tần số trung tâm 500 Hz. 2MHz – 5 ppm tỉ lệ lỗi xung. 2 burst 64QAM, mỗi burst 28 kí hiệu, burst thứ 2 có 1 dB mức lỗi. Bộ phát và bộ phân tích gộp chung ( Bộ tạo dao động tham chiếu 10MHz). Để bản đọc EVM tốt nhất trong thiết bị, chuyển điều chỉnh vào pha, thời gian và mức. Nếu việc đo là được thực hiện phù hợp với chuẩn, bạn chỉ nên chuyển điều chỉnh cho pha. Hình sau mô tả tín hiệu với các lỗi được chú ý và điều chỉnh chuyển sang OFF (hình phía trên) và ON (hình dưới). Hình 46- Tín hiệu với lỗi tần số và pha điều chỉnh OFF/ON. Hình 47- Tín hiệu với lỗi xung và điều chỉnh thời gian OFF/ON. Hình 48-Tín hiệu với 2 mức burst và điều chỉnh mức OFF/ON. Tăng tốc độ phép đo điều chỉnh từ xa. Để tăng tốc độ đo- đặc biệt khi sự hoạt động của thiết bị thông qua điều khiển từ xa trong môi trường sản xuất- sử dụng các phương pháp sau để giảm thời gian đo. Chuyển sang tắt hiển thị sử dụng lệnh diều khiển từ xa (khi vận hành thiết bị theo từ xa). Chuyển sang tắt mức độ tự động. Sử dụng một Trigger mở rộng (nếu sẵn có từ nguồn tín hiệu). Chuyển chế độ dò điều chế đến “ None” hay “User”. Chuyển sang tắt tất cả các điều chỉnh không cần thiết (“Phase” phải ở ON). Chuyển “ CH Estimation in Preamble&Payload” sang chế độ tắt.