發射機測試

發射機的需求定義在 IEEE 802.16-2004 的 8.3.10 節及 8.5.2 節，包括：

（1）8.3.10.1 發射機功率等級控制

（2）8.3.10.1.1 發射機頻譜平坦度

（3）8.3.10.1.2 發射機星圖誤差

（4）8.5.2 發射機頻譜屏蔽（spectral mask）（針對免執照頻帶操作）

（5）關鍵發射機量測，如鄰近通道功率比（ACPR）、最大輸出功率、贅餘訊號 與諧波並沒有定義在 802.16-2004 標準，要看所使用的元件做局部調整

發射機功率等級控制：基地台與電話用戶必須要能在定義範圍調整輸出功率。

基地台至少要能調 10dB 的範圍；電話用戶的所有元件要能調 30dB 的範圍，其 中提供次通道化（subchannelization）的元件要能調 50dB。對於相對精確度要求

如表 2.3。

表 2.3：發射機功率等級控制規格

等級大小 相對精確度

1～30dB ±1.5dB

＞30dB ±3dB

建議的射頻測試儀器，安杰倫 E4440A PSA 系列頻譜分析儀及 89600 系列有選 擇性 B7S WiMAX 分析軟體的向量訊號分析儀（VSA 軟體）。

首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭及資料叢。接著，量測紀錄資 料叢的待測輸出功率。再來，重複量測記錄，仔細看功率放大器的切換點，把量 測資料與元件預期輸出功率比較。

圖 2.6 下行副訊框功率量測

圖 2.6 展示訊框每個叢的量測功率。包括報頭、訊框控制標頭（FCH）及資料 叢。為了增加精確度，使用包含許多符號的叢，提供大量樣本的平均。

因為報頭符號功率比其他符號多 3dB，在做參考量測的時候要記錄報頭的功

標準並沒有定義是發射訊號的哪個部份用來量測，因為是相對量測，只要參考量 測正確，測試就有效。

發射機頻譜平坦度：報頭並不含引示載波，可提供各接收機做等化，所以報頭 適合用來指定頻譜平坦度。802.16-2004 指出：「資料要由通道估計步驟（報頭）

取得，鄰近副載波的功率差值不能超過 0.1dB。」因為 200 個負載波，在報頭只 用偶副載波或用了四分之一，因此載波之間的頻率間隔比資料叢的頻率間隔大。

首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭。接著，比較每個鄰近副載波 之間相對功率大小。再來，在平坦度可能比較差的不同射頻頻帶邊緣及不同功率 等級，重複比較鄰近副載波。

如果量測的報頭用偶副載波，軟體可以線性插入奇副載波做奇副載波的平坦度 的估計。因為 BPSK 與 QPSK 調變的副載波功率大小一樣，所以用 BPSK 或 QPSK 的資料叢來指定發射機的頻譜平坦度是可能的。

發射機星圖誤差：這是量測發射機調變精確度，類似數位通訊標準的誤差向量 大小（Error Vector Magnitude；EVM）。802.16 引入新的項，相對星圖誤差（Relative

Constellation Error；RCE）。一個具體指定的演算法在標準中被定義。量測決定 每個星圖點的誤差，以及多符號、多訊框及多封包的均方根平均。表 2.4 展示了 各個叢描述可允許的 RCE。

表 2.4：發射機星圖誤差規格

叢型態（調變／編碼型式） 相對星圖誤差（dB）

BPSK – 1/2 -13

BPSK – 3/4 -18.5 16 QAM – 1/2 -21.5

16 QAM – 3/4 -25

64 QAM – 2/3 -28.5

64 QAM – 3/4 -31

首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭及資料叢。接著，量測 RCE。。

再來，在不同射頻頻帶邊緣、不同調變型式及不同功率等級，量測 RCE。

量測結果有圖形（圖 2.5）型式與表型式，表型式如圖 2.7。

圖 2.7 RCE 結果的數值展示

分析軟體在量測設定比解調特性好的時候，是可能具體指出所使用捕捉射頻訊 號中的符號。使用者可以選一個具體指定調變型式的符號。802.16-2004 標準指 定符號中的載波，用來計算 RCE。

發射機頻譜屏蔽：只針對免執照外頻帶輻射規範，如圖 2.8。

首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭及資料叢。接著，量測待測元 件頻譜輸出。再來，在不同射頻頻帶邊緣、不同調變型式及不同功率等級再量。

圖 2.8 頻譜屏蔽與限制

當發射機輸出功率很低，規定比內通道低 50dB 的屏蔽是不合理也沒必要，在 這種情況下限制會少些。

其他：鄰近通道功率比（Adjacent Channel Power Ratio；ACPR）或鄰近通道漏 波比（Adjacent Channel Leakage Ratio；ACLR）因為有少量的發射能量會跑到鄰 近的通道。第一步量內通道功率，接著，頻譜分析儀頻率調到偏離一個通道，這 樣可以量到漏出功率。之後再把兩項量測相減就是 ACPR，典型的範圍是 30～

80dB，視應用而定。有些情況，頻譜分析儀本身的性能沒有辦法在測量鄰近通道 時排開內通道訊號，必須使用帶拒濾波器消除內通道訊號。

最大輸出功率視操作頻帶做局部調整。較高輸出功率會帶來不必要的系統及手 持元件干擾，過量輸出功率也帶來不必要的電池能量消耗。量測儀器可使用功率 計或頻譜分析儀。

射頻輸出通常會有濾波元件，濾掉混頻或放大產生的贅餘訊號諧波。諧波含有 射頻頻率的整數倍所以比較可以預期頻率落在哪，贅餘訊號是由振盪器或時脈與 射頻頻率做內部混頻所生出的鏡像頻率。了解元件方塊圖可以了解潛在的贅餘訊 號來源，一般也常掃描元件的全部輸出頻譜來尋找贅餘訊號。諧波至少要量到 5 階，意思是說頻譜分析儀至少要支援 5 倍頻。