隨著WiMAX無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的興起，其產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試的需要亦逐漸殷切，而測(cè)試設(shè)備也相繼推出。WiMAX實(shí)體層的特性測(cè)試相當(dāng)復(fù)雜，除了類似于802.11WiFi測(cè)試項(xiàng)目外，更加上許多不同的特性測(cè)試，而一般測(cè)試方案均采用VSA及VSG設(shè)備，并配合先進(jìn)的訊號(hào)處理技術(shù)來(lái)完成。

生產(chǎn)測(cè)試成注目焦點(diǎn)

  生產(chǎn)測(cè)試是假設(shè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能是正常的，其目的是找出組裝錯(cuò)誤或不良零件。在設(shè)計(jì)完成導(dǎo)入生產(chǎn)后，必須假設(shè)當(dāng)組裝及零件是正確且適當(dāng)?shù)男?zhǔn)之后，產(chǎn)品應(yīng)符合規(guī)范且功能正常。因此，許多測(cè)試將只著墨在實(shí)體層，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)媒體層的功能已集中在芯片中，并不受組裝生產(chǎn)的影響。

   生產(chǎn)測(cè)試速度的瓶頸及測(cè)試化主要是在待測(cè)物校準(zhǔn)的部分，正確的校正數(shù)據(jù)必須來(lái)自適當(dāng)?shù)男Ｕ鞒?，一般而言?yàn)證測(cè)試包含系統(tǒng)參考測(cè)試、發(fā)射測(cè)試、接收測(cè)試、動(dòng)態(tài)切換測(cè)試（TXto RX或RX toTX）等4種類型。生產(chǎn)測(cè)試需針對(duì)這些不同類型的特性來(lái)測(cè)試而非DUT的實(shí)際操作測(cè)試，生產(chǎn)測(cè)試是為了檢測(cè)出不良產(chǎn)品而非驗(yàn)證產(chǎn)品的特性。

系統(tǒng)參考測(cè)試

   在WiMAX系統(tǒng)中，使用端的頻率皆參考基地臺(tái)的頻率。因此基地臺(tái)使用固定頻率，且只在乎頻率的精準(zhǔn)度；使用端則必須確認(rèn)頻率是否可依基地臺(tái)的參考頻率而調(diào)整。

       基地臺(tái)的頻率參考規(guī)范要求在10年內(nèi)頻率穩(wěn)定于8ppm之內(nèi)，基地臺(tái)制造商需使用昂貴的晶體振蕩器（TCXO或OCXO），并在生產(chǎn)時(shí)將頻率校正至中間值。WiMAX產(chǎn)品的價(jià)格并不高，基地臺(tái)實(shí)在很難同步調(diào)整，故大多只在制造時(shí)簡(jiǎn)單校正一次。

       使用端產(chǎn)品則須較多的測(cè)試，一般而言，傾向?qū)⒄袷幤髡{(diào)整至0ppm誤差。在某些情況之下振蕩頻率是準(zhǔn)確的，但某些零件卻可能是不良的，造成校正調(diào)整時(shí)合格，但在實(shí)際操作時(shí)頻率無(wú)法依基地臺(tái)調(diào)整而無(wú)法建立聯(lián)機(jī)。因此，確認(rèn)振蕩器可于8ppm之內(nèi)可調(diào)整，且振蕩器中心頻率誤差接近0ppm是很重要的。傳統(tǒng)聯(lián)機(jī)架設(shè)的測(cè)試方式不易驗(yàn)證晶體頻率的可調(diào)整能力，只能確認(rèn)聯(lián)機(jī)可建立。

       頻率調(diào)整的傳統(tǒng)方式是DUT（待測(cè)物）發(fā)射CW連續(xù)波，并利用頻譜分析儀來(lái)測(cè)量?，F(xiàn)在則使用VSA測(cè)試設(shè)備搭配先進(jìn)的訊號(hào)分析能力，抓取實(shí)際WiMAX訊號(hào)，以分析出頻率錯(cuò)誤，因此晶體振蕩測(cè)試可與發(fā)射測(cè)試同時(shí)執(zhí)行以降低測(cè)試時(shí)間。

發(fā)射校正與測(cè)試

       發(fā)射測(cè)試包含增益值的調(diào)整以及其它驗(yàn)證測(cè)試，WiMAX比802.11具更嚴(yán)格的測(cè)試需求，使用端發(fā)射訊號(hào)質(zhì)量（EVM）規(guī)格是-30dB，基地臺(tái)則為-31dB，相對(duì)的802.11訊號(hào)為-25dB。EVM是相位雜訊、IQ的匹配性、功率放大器飽和度以及訊噪比的總合質(zhì)量指標(biāo)。然而，在制造過(guò)程有影響的只有IQ的匹配性及功率放大器飽和度兩個(gè)參數(shù)。

       功率放大器飽和度將依輸出功率及功率消耗而在各級(jí)的發(fā)射輸出放大器適當(dāng)調(diào)整其增益。依據(jù)不同的RF架構(gòu)，有些仍需執(zhí)行IQ匹配性的調(diào)整。前期的WiMAX產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用數(shù)碼化、相對(duì)較低中頻的界面（約40MHz見(jiàn)圖一），數(shù)碼化的中頻界面可確保良好的IQ匹配性。

圖1：典型數(shù)碼中頻發(fā)射的架構(gòu)以及直接轉(zhuǎn)換發(fā)射的架構(gòu)圖。

 數(shù)碼中頻的架構(gòu)因?yàn)樾柚蓄l濾波器，一般成本較高。直接轉(zhuǎn)換的架構(gòu)（見(jiàn)圖一下方）因整合度高，常見(jiàn)于現(xiàn)在較新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在IQ成分經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后成為類比訊號(hào)，如此的IQ訊號(hào)可能造成不匹配，然而，這樣的不匹配可在發(fā)射機(jī)調(diào)整時(shí)在數(shù)碼訊號(hào)下平移IQ而使其匹配。

 傳統(tǒng)方法，IQ的不匹配可自CW訊號(hào)的旁波瓣的抑制來(lái)作為測(cè)試校正的指標(biāo)，但不易分辨其旁波瓣成分來(lái)自振幅不匹配或相位不匹配，因此往往當(dāng)相位匹配化后，因調(diào)整振幅的化而受影響。有時(shí)需經(jīng)過(guò)數(shù)次的振幅相位來(lái)回調(diào)整，才能達(dá)到的旁波瓣抑制。此外，此化調(diào)整只對(duì)單一頻率有效，對(duì)完整WiMAX訊號(hào)的IQ匹配問(wèn)題未必適用。

   應(yīng)用VSA及先進(jìn)分析能力，可針對(duì)WiMAX訊號(hào)的個(gè)別振幅及相位作分析，可平行處理振幅及相位的偏差而縮短測(cè)試時(shí)間。補(bǔ)償參數(shù)常與相位及振幅有線性相關(guān)，故可用簡(jiǎn)單的校正機(jī)制來(lái)執(zhí)行，因此直接針對(duì)WiMAX信號(hào)作校正時(shí)能調(diào)整至的IQ匹配。在校正過(guò)程中，還可同時(shí)測(cè)試相關(guān)參數(shù)，如EVM、頻率誤差、發(fā)射功率等。

       WiMAX在載波泄漏的要求相對(duì)于總發(fā)射功率的差是-15dB，在大部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中均可達(dá)到此需求。而調(diào)整IQ訊號(hào)的直流偏差可達(dá)到載波泄漏的化，傳統(tǒng)做法是以CW訊號(hào)來(lái)判斷直流偏差量，針對(duì)I或Q通道一般的機(jī)制是以4個(gè)測(cè)量點(diǎn)來(lái)推斷的暫存設(shè)定（參見(jiàn)圖二）。
 

圖2：直流偏差的化調(diào)整圖。

  圖二的Y軸是線性電壓軸，若以頻譜分析儀測(cè)量，需將測(cè)量數(shù)據(jù)作線性轉(zhuǎn)換，4個(gè)測(cè)試點(diǎn)得到I通道的補(bǔ)償值，固定I值后，同樣做法得到Q通道補(bǔ)償值。當(dāng)偏差并非極大的情況下，可運(yùn)用先進(jìn)的訊號(hào)分析技術(shù)直接針對(duì)WiMAX訊號(hào)作IQ的直流偏差調(diào)整。

    發(fā)射功率的校正一般是Zui復(fù)雜的，WiMAX對(duì)功率精準(zhǔn)度的要求很高，在規(guī)范中要求使用端的Zui大功率需透過(guò)發(fā)射以告知基地臺(tái)，并要求功率變化量的精準(zhǔn)度，因?yàn)閃iMAX系統(tǒng)中基地臺(tái)會(huì)依需要通知使用端調(diào)整功率大小，而非一個(gè)固定的功率輸出值。

    有兩項(xiàng)發(fā)射校正需考量，一是針對(duì)發(fā)射功率范圍內(nèi)的訊號(hào)質(zhì)量需驗(yàn)證，一般在Zui大輸出功率來(lái)測(cè)量EVM便可；另一項(xiàng)是調(diào)整輸出功率至Zui大，驗(yàn)證瞬間Zui大峰值功率并無(wú)過(guò)度飽和。當(dāng)偏壓值在低功率處有降低時(shí)，亦須注意在偏壓變化時(shí)的放大器飽和度。

     在量測(cè)WiMAX訊號(hào)的發(fā)射功率方面，由于WiMAXpreamble比payload功率要高出約3dB，發(fā)射功率將因測(cè)量時(shí)的封包長(zhǎng)度而有所改變，當(dāng)封包長(zhǎng)度不變時(shí)，相對(duì)功率值受此因素的影響很低。另外，當(dāng)發(fā)射QAM調(diào)變時(shí)，每一個(gè)符號(hào)的功率將隨不同資料傳輸率而改變，傳統(tǒng)量測(cè)方式可能造成封包之間的功率抖動(dòng)，若要量測(cè)準(zhǔn)確則須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的平均運(yùn)算，建議以QPSK或BPSK來(lái)量測(cè)功率，因?yàn)槠涿恳粋€(gè)符號(hào)的功率是定值。

    測(cè)量功率較好的方式是測(cè)試包含通道預(yù)估符號(hào)的preamble，這符號(hào)的所有次載波有相同的等化功率值，preamble比payload的RMS功率高3dB，故可直接減3dB作為payload的功率，而通道預(yù)估符號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)便具備較低的峰值對(duì)平均值的差異，不會(huì)因較payload高3dB而導(dǎo)致飽和。測(cè)試時(shí)也要注意只量符號(hào)的區(qū)域，勿包含額外的安全隔離區(qū)（guardtime）以獲得Zui高的精準(zhǔn)度。以VSA搭配先進(jìn)的訊號(hào)分析設(shè)備能對(duì)特定的符號(hào)分析，輸出功率幾乎不用平均就能快速測(cè)量。WiMAX規(guī)范也包含頻譜平坦度，此測(cè)量也建議以通道預(yù)估符號(hào)來(lái)測(cè)試。

   傳統(tǒng)VSA儀器在量測(cè)功率上，其精準(zhǔn)度不及的功率計(jì)。但WiMAX規(guī)范的功率精準(zhǔn)度是相對(duì)功率，故VSA之精準(zhǔn)度足以測(cè)量WiMAX的功率，此乃因VSA是線性的接收機(jī)，當(dāng)接收機(jī)的增益是固定值，且沒(méi)有訊號(hào)飽和的現(xiàn)象時(shí)，可達(dá)到非常精準(zhǔn)的相對(duì)功率量測(cè)。

接收校正與測(cè)試

  就WiMAX接收機(jī)的生產(chǎn)測(cè)試而言，必須驗(yàn)證接收的雜訊指數(shù)是否符合接收靈敏度的要求，因在OFDM訊號(hào)中的類比頻寬及載波數(shù)目是定值，雜訊指數(shù)在各不同資料傳輸率下是相同的，在生產(chǎn)環(huán)境中唯一實(shí)際會(huì)改變的是雜訊指數(shù)。Modem是由DSP完成，不同傳輸率下類比濾波器沒(méi)有改變，所以特性不變，接收機(jī)在不同資料傳輸率下，Modem的PER曲線有相同的邊緣特性（margin），只需測(cè)試單一資料傳輸率即可。

基本上，接收的雜訊指數(shù)是影響PER的Zui大要素，某些情況IQ不匹配及相位雜訊也會(huì)影響接收機(jī)的PER，而高資料傳輸率對(duì)IQ不匹配及相位雜訊要求較嚴(yán)格，故應(yīng)該以Zui高資料傳輸率來(lái)測(cè)試PER。

 因WiMAX必須具備功率可控制的能力，所以需要確認(rèn)回報(bào)的RSSI是否符合規(guī)范。在規(guī)范中于-123dBm至-40dBm范圍內(nèi)其精準(zhǔn)度在+/-4dB，因此，需要對(duì)接收機(jī)RSSI精準(zhǔn)度校正，有時(shí)也對(duì)IQ匹配性進(jìn)行校正。

  但目前并無(wú)任何標(biāo)準(zhǔn)的程序來(lái)執(zhí)行這些校正內(nèi)容，又因這些校正內(nèi)容與使用的芯片組有密切關(guān)系，故而，在生產(chǎn)時(shí)需有具彈性的VSG以滿足各種不同的訊號(hào)源要求，因?yàn)閂SG可輕易以軟件方式改變各種不同的訊號(hào)源。

非連結(jié)方式的測(cè)試

   以上的測(cè)試能在基地臺(tái)和使用端互通之下執(zhí)行，可適當(dāng)加衰減器及偶合器來(lái)觀察訊號(hào)的雙向來(lái)往，典型的架構(gòu)如圖三，測(cè)試設(shè)備扮演連結(jié)角色同時(shí)對(duì)DUT做測(cè)試分析。連結(jié)的情況下測(cè)試DUT，在研發(fā)階段是合理的，但生產(chǎn)線的目的并非對(duì)WMAX系統(tǒng)功能測(cè)試，而是要驗(yàn)證生產(chǎn)組裝是否正確，對(duì)DUT校正是否化，并不需要在生產(chǎn)時(shí)對(duì)產(chǎn)品的軟件特性做測(cè)試。

圖3：典型連結(jié)方式的測(cè)試圖。

   生產(chǎn)測(cè)試著重在一定的測(cè)試時(shí)間內(nèi)完成Zui多的參數(shù)驗(yàn)證，因此傳統(tǒng)以連結(jié)為基礎(chǔ)的測(cè)試架構(gòu)沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力，在測(cè)試前建立連結(jié)很耗時(shí)間，且建立連結(jié)（含晶體振蕩器的校正）也無(wú)法確認(rèn)DUT的頻率變動(dòng)能力是符合+/-8ppm的要求。以連結(jié)方式驗(yàn)證，必須以不同的基地臺(tái)參考頻率做多次的驗(yàn)證；但若以兩次測(cè)量分別以規(guī)格兩極端的參考頻率為中心頻率，來(lái)確認(rèn)DUT的頻率調(diào)整能力，將可達(dá)到更快速且更佳的測(cè)試偵錯(cuò)涵蓋率。

    若DUT可支持一些簡(jiǎn)單的命令集，則上述的測(cè)試項(xiàng)目可在不需連結(jié)的情況下被執(zhí)行，典型非連結(jié)方式的架構(gòu)如圖四，以驅(qū)動(dòng)命令直接控制DUT，在較短的測(cè)試時(shí)間內(nèi)可完成更多的測(cè)試項(xiàng)目，例如美商Litepoint的I測(cè)試系統(tǒng)，可在一次的訊號(hào)抓取完成多項(xiàng)的分析結(jié)果，達(dá)到較高的偵錯(cuò)涵蓋率。一次抓取可分析如EVM、頻譜屏蔽、功率、相位雜訊預(yù)估、頻率誤差、頻譜平坦度等參數(shù)。

圖4：非連結(jié)方式的架構(gòu)圖。

       在驗(yàn)證TX/RX切換時(shí)間方面，一般測(cè)PER時(shí)需送已知數(shù)目的封包到接收機(jī)，再由DUT回報(bào)收到多少好的封包；同樣可要求發(fā)射機(jī)發(fā)射WiMAX封包并分析發(fā)射質(zhì)量與輸出功率等，如此可確認(rèn)接收機(jī)正常接收，發(fā)射機(jī)正常發(fā)射，并確認(rèn)TX/RX可以雙向切換。若要確保切換速度夠快，則PER測(cè)試可用實(shí)際連結(jié)的測(cè)試方式來(lái)進(jìn)行，將設(shè)備設(shè)定為依WiMAX的協(xié)定規(guī)定，上傳封包接于下傳封包之后，封包長(zhǎng)度也設(shè)為下傳封包接于前一個(gè)上傳封包之后。要執(zhí)行此一測(cè)試，便需要類似IQmax相偶合的VSA及VSG功能。若使用傳統(tǒng)多臺(tái)功能單一的設(shè)備來(lái)完成或許可能，但是于設(shè)定上也勢(shì)必很復(fù)雜。

非連結(jié)方式可增加測(cè)試速度

  分析典型的非連結(jié)模式的測(cè)試流程便可發(fā)現(xiàn)，測(cè)試設(shè)備并非主要的瓶頸，瓶頸往往是在DUT的驅(qū)動(dòng)程序。許多時(shí)間花費(fèi)在設(shè)定DUT發(fā)射正確的封包，例如若要測(cè)發(fā)射機(jī)的相對(duì)增益值的準(zhǔn)確性，必須一次一個(gè)準(zhǔn)位設(shè)定發(fā)射機(jī)做正常發(fā)射，是極消耗時(shí)間的。

  透過(guò)驅(qū)動(dòng)程序完全控制DUT并結(jié)合先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備能力，可開(kāi)創(chuàng)新的測(cè)試方法以大幅縮短測(cè)試時(shí)間，定義新的驅(qū)動(dòng)功能，以已知的順序送許多不同位準(zhǔn)的封包，在一次的量測(cè)中以IQmax先進(jìn)的觸發(fā)機(jī)制，可抓取某頻率下想要的封包而獲得所有測(cè)試結(jié)果。如此可在一次抓取中獲得相對(duì)不同功率的所有測(cè)試。這在傳統(tǒng)的功率計(jì)是做不到的，充其量只是輸入封包的平均值而已。

  此測(cè)試方式已應(yīng)用在802.11的產(chǎn)品上，在測(cè)試時(shí)間上有極大的縮減。驅(qū)動(dòng)程序的測(cè)試化尚未應(yīng)用于WiMAX，但以802.11與WiMAX的相似性，是可以同樣應(yīng)用于WiMAX的DUT，若WiMAXDUT可產(chǎn)生如此訊號(hào)，將可使測(cè)試速度大幅提升，以降低測(cè)試成本。

結(jié)論

目前WiMAX的生產(chǎn)測(cè)試仍然在萌芽期，使用者對(duì)WiMAX的測(cè)試質(zhì)量要求仍很高，且需要較長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間，運(yùn)用max的WiMAX測(cè)試解決方案，以非連結(jié)方式結(jié)合先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備，將不同的測(cè)試項(xiàng)目結(jié)合，可提高測(cè)試偵錯(cuò)的涵蓋率以及大幅縮短測(cè)試時(shí)間，將DUT驅(qū)動(dòng)能力化以產(chǎn)生特別的非連結(jié)模式的訊號(hào)，配合IQmax的先進(jìn)觸發(fā)能力及分析方法，將可提升測(cè)試速度達(dá)數(shù)倍以上。