增強符號識別的通信測試設備

為支持對最先進無線系統(tǒng)的測試與模型建立，測試公司必須推進自己的硬件設計，加進以軟件為基礎的調制工具。Agilent 的 Stark 回顧了無線技術發(fā)展的三個維度（dimension），并指出單一標準傾向于推動一個或兩個維度，但不會同時推動三個。她以 WiMax 和 UWB 為例。Stark 表示，WiMedia 最流行的變種 UWB 采用了一種相對簡單的調制方法，但卻占用相對較寬的 500 MHz 通道。與之相反，WiMax 則采用相對較窄的 10MHz 通道，但卻用復雜的調制方法。在兩種情況下，標準均規(guī)定在 5 GHz 至 6 GHz 范圍內工作。

僅一個新標準的中心頻率就可以產生對新硬件的需求。Rohde Schwarz 的 Panzer 指出，該公司的 CMU200 行動射頻測試儀（mobile-radio tester）幾乎可以用于所有的蜂窩標準。但它只能工作到 3 GHz， 而為了支持 WiMax，該公司不得不開發(fā) 6 GHz 的 CMW500 測試儀。而硬件的推動力并沒有就此止步。為了測試 MIMO 系統(tǒng)，可能需要兩臺 6 GHz的設備。

Azimuth 的 Celine 宣稱 MIMO 是測試工具要支持的一種不同技術。Azimuth 把焦點集中在研究 Wi-Fi 和 WiMax，并早在 MIMO 專業(yè)技能上投下賭注，以實現公司的差異化。Celine 指出，一臺 MIMO 測試儀器中的信道仿真器（channel emulator）與傳統(tǒng)儀器并不相同。Celine 表示：“在單輸入/單輸出（single input/single output，SISO）時，仿真器是作為一個干擾源。而在 MIMO 中，讓技術得以運作的是多路徑。”

放大器優(yōu)化經驗

一些使用情景能幫助說明儀器的其它特性和設計挑戰(zhàn)，并詳細說明如何在實驗室中使用這種儀器。Agilent 公司的 Stark 將功率放大器看作是在一種標準（如Mobile WiMax）OFDMA 射頻設計的關鍵部分。她表示，一個糟糕的功率放大器設計會對電池壽命、距離和數據速率帶來不利的影響，而這些是一個產品對消費者非常重要的終極屬性。

根據 Stark 的說法，功率放大器在Mobile WiMax 情況下會成為一個問題，因為調制方法會將設計的放大器推入一個非線性區(qū)。另外，輸出信號必須要沒有規(guī)律地改變，并且有一個高的峰值對平均之比值（peak-to-average ratio）。WiMax 設計的客戶端亦有空間和發(fā)熱的限制。

在這一代的模擬與計算工具中，不需要建立硬件就可以開始功率放大器的開發(fā)?？梢杂?Agilent 公司的 EEsof RF 模型建立 EDA 工具來進行放大器的設計和模擬。EEsof 工具可以饋入一臺信號產生器（signal generator），并用 PC 上的 89600 VSA 軟件來描述設計的特性。VSA 軟件包在 PC 上運行，并且可以與Agilent 的各款示波器與信號分析儀器介接。

Stark 提供了幾個規(guī)格的實例，可以用在這種情境下的特性描述與調諧（tune）。例如，WiMax 與蜂窩標準中有個一般稱為誤差向量幅度（error-vector-magnitude，EVM）或相對星座誤差（relative-constellation-error，RCE）的規(guī)格，這是用來測量星座圖的精度。功率放大器是添加到 EVM/RCE 誤差的一個部件。比如，一個采用二進制相移鍵控（binary phase-shift keying，BPSK）或四相 QAM（four-phase QAM，4-QAM）的簡單系統(tǒng)在調制符號間有較寬的間隔，這種系統(tǒng)可以容忍比較高的 EVM/RCE 值。但一個 64 相 QAM（64-phase QAM，64-QAM）系統(tǒng)的誤差預估值（error budget）就比較小，而據 Stark 表示，放大器的設計一般對誤差預估值的貢獻最多為 1%。

你可以只依照一個可用的無線來進行 EVM/RCE 測試。但在 Stark 的例子中，仿真組件可以在將設計轉為硬件以前進行測試和優(yōu)化。

放大器產生的問題

Tektronix 儀器業(yè)務部的全球 RF 技術營銷經理Darren McCarthy 也同意功率放大器的設計是無線客戶端電池壽命與性能的關鍵。McCarthy 指出在 OFDM 或 OFDMA 系統(tǒng)中要盡量減少一個信道向其它信道的功率泄漏。對這種情況的測試就是鄰近通道功率比（adjacent-channel-power ratio ，ACPR），它是系統(tǒng)線性度的一種量測。

不過如前所述，像Mobile WiMax 和 LTE 這種系統(tǒng)都會使功率放大器進入非線性區(qū)，而這會對 ACPR 帶來負面的影響。設計工程師轉而采用數字預失真（digital predistortion，DPD）等技術以盡量降低 ACPR的情況是越來越多。但 DPD 會帶來新的問題：內存效應（memory effect），這是來自于電的特性，諸如源阻抗和負載阻抗以及電熱耦合等。

傳統(tǒng)上，設計工程師采用頻譜分析儀和軟件工具來測量 ACPR。但 McCarthy 宣稱這種 ACPR 測量測的是平均功率，傳統(tǒng)頻譜分析儀使用的掃頻（swept-spectrum）方法會漏掉瞬態(tài)信號（transient signal），如由記憶效應產生的信號。Tektronix 提供一個系列的實時頻譜分析儀，它可以連續(xù)完成頻域轉變（frequency-domain transformation），以捕捉記憶效應的瞬變。圖 2 是一款 Tektronix 的數字熒光頻譜（digital-phosphor-spectrum）顯示器。黃色曲線是表示鄰近信道的最大噪聲。McCarthy 宣稱該儀器能捕捉到持續(xù) 24µsec 以上的任何瞬變。

McCarthy 認為還有一種能力也一樣重要，那就是將問題瞬變的出現與其根源聯系起來。儀器支持頻率屏蔽觸發(fā)（frequency-masked triggering），因此可以將該觸發(fā)器連接到其它各類儀器上。McCarthy 表示可以用這種觸發(fā)器來確定造成放大器增益變化（因此產生瞬變）的軟件指令位置。

UWB 和其它標準

寬區(qū)域的（wide-area）無線技術并不是唯一處于變化中的技術。設計工程師當然需要好的測試儀器來因應像 UWB 這類的標準。Tektronix 的 McCarthy 表示，UWB 和 IEEE 802.11n 等標準帶來了特殊的挑戰(zhàn)，因為它們能提供“環(huán)境的認知（cognition of the environment）”。這種可認知射頻在免授權頻段的標準中尤其重要，因為射頻必須避免干擾到其它的發(fā)射器。