DMB测试解决方案

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1 CMMB 测试解决方案 陈明安捷伦科技有限公司技术应用工程师 1 CMMB 技术概述 CMMB 全称为中国移动数字多媒体广播 (China Mobile Multimedia Broadcasting), 是中国国家广电总局于 06 年 10 月颁布了中国移动多媒体广播行业标准, 该标准采用我国自主研发的移动电视接收标准 STiMi, 并从 06 年 11 月 1 日起开始实施 它是国内自主研发的第一套面向手机 PDA MP3 MP4 数码相机 笔记本电脑多种移动终端的系统, 利用 S 波段卫星信号实现 天地 一体覆盖 全国漫游的国标 安捷伦公司是世界上最大的测量仪表供应商, 以其先进的测量技术, 尤其是射频测量技术在通信界享有很高的声誉 安捷伦公司从很早开始就积极参加各种主流通信技术的规范委员会 通过其强大的研发 生产能力, 安捷伦公司在通信产业界提供了 CMMB 设备的研发 生产以及服务的一系列的测试解决方案, 提供符合 CMMB(GY/T ) 标准, 针对 CMMB 数字电视接收机测试方案, 发射机功率特性和调制质量的一键式分析与测量方案, 可以满足各种 CMMB 接收终端 发射机 调制器 放大器 补点器以及调谐器的设计 评估和制造, 随着通信技术的发展和规范的更新, 安捷伦公司也不断地推出新的解决方案, 保持着市场的领先地位 2 Agilent CMMB 测试解决方案 2.1 Agilent 的接收机端测试系统 方案一. 通过 N7623B signal studio 波形生成软件生成 CMMB 波形直接下载到 ESG/MXG 进行播放, 并利用另外两台 EXG/MXG 分别模拟 Impulsive Interference 和 PAL/DVB /GSM Interference, 来测试在有突发干扰和其它系统干扰的情况下的 CMMB 接收机接收信号和抗干扰的能力 详细的测试框图如下所示 : CMMB Receiver Test System Block Diagram N7623B Digital Video ESG with AWGN opt. + Σ Match CMMB Receiver Impulsive Interference PAL/DVB /GSM Interference ESG/MXG ESG/MXG MXA or other SA EPM 图一 CMMB 接收机测试系统

2 方案二. 通过 signal studio 波形生成软件生成 CMMB 波形和其他干扰信号 Impulsive Interference 和 PAL/DVB /GSM Interference, 共同下载到 N5106A PXB MIMO 接收机测试仪, 进行多信道基带 Fading 仿真后, 再连接到 ESG/MXG 进行播放, 来测试有 Fading 突发干扰和其它系统干扰的情况下的 CMMB 接收机接收信号和抗干扰的能力 RF Conformance Test System Block Diagram 2 N7623B Digital Video Impulsive Interference PAL/DVB/GSM Interference N7623B/N7602B PXB N5106A ESG/MXG CMMB Receiver Match MXA or other SA EPM 图二 CMMB 接收机测试系统 2 方案比较 : 和方案一相比, 方案二采用 N5106A PXB 来生成 CMMB 以及各种干扰基带信号, 而且可以通过增加 Fading 选件来仿真各种无线系统地 Fading 特性, 包括动态 Fading 的支持, 可以灵活配置多达 4 个基带信道经过衰落的信号输出, 只需要配置一个射频信号源来最终输出射频加扰信号, 大大增加了视频播放时间长度, 而且整个系统更加灵活, 简便, 具有很好的通用性和可升级能力 另外通过其对 MIMO 的强大支持功能可以完全满足 CMMB 终端多接收天线的测试 2.2 CMMB 信号源端解决方案配置列表 以方案二为例, 推荐配置 : MXG(N5182A) 矢量信号源 N : 频率范围 250 khz to 3 GHz N : 基带信号发生器 60 MS/s,8M Samples N : 增加基带信号发生器内存到 64M Samples N5106A PXB MIMO 接收机测试仪 N5106A-614:4 块 DSP 单元 N5106A-631:1 个 I/O 输出端口 N5106A-EFP: 基带发生器 N5106A-QFP: 信道 Fading 选件 N5106A-JFP: 高斯白噪声选件

3 2.2.3 N7623B Signal Studio for Digital Video N7623B-6FP Connect to N5106A N7623B-YFP Advanced CMMB N7623B-SFP DTMB Advanced( 可选配 ) N7623B-QFP DVB-T/H/C Advanced( 可选配 ) N7623B-RFP ISDB-T Advanced( 可选配 ) N7623B-UFP ATSC Advanced( 可选配 ) N7623B-VFP DVB-S Advanced( 可选配 ) N7623B-WFP DVB-S2 Advanced( 可选配 ) N7623B-XFP Advanced J.83 Annex B( 可选配 ) N7602B Signal Studio for GSM/EDGE( 用于产生干扰信号 ) N7602B-6FP Connect to N5106A N7602B-EFP Basic GSM/EDGE 2.3 N7623B 数字电视波形软件主要特性 : N7623B Signal Studio for Digital video 可以灵活便捷地创建各种符合数字电视标准的波形, 如 DVB-T/C/H/S, ISDB-T, ATSC 和 DTMB 等, 可同时用于 E4438C ESG, N5182A MXG,N5106A PXB 和 E8267D PSG 矢量信号发生器 其应用具有以下特点 : 支持 N5106A PXB,E4438C ESG, N5182A MXG and E8267D PSG 信号发生器 ; 轻松便捷配置符合 DVB-T/H/C/S/S2, ISDB-T, DTMB,CMMB 和 ATSC 标准的 digital video 信号, 用于元器件和接收机测试 ; 在图形显示界面下, 通过调整信号参数, 配置您想要的波形 ; 选择一个 PN 序列, 将 MPEG 文件作为源数据输入, 可在接受端监测视频输出编辑输入 TS 文件作为连续视频文件回放用于接收机视频测试 ; 支持固定或用户自定义数据模式的 BER 测试 ; 添加了衰落 ( 仅用于 DVB-T/H) 和 AWGN 仿真实际信号条件 ; 内置 API 用于编程控制 ; 2.4 N5106A PXB MIMO 接收机测试仪主要特征 : PXB 可以播放由 Agilent Signal Studio 软件 ADS 或 SystemVue2008 软件产生的波形文件, 也可以播放由您自己的波形生成工具产生的波形文件 因此您可以在不需要发射机的条件下进行接收机测试 也可以使用 PXB 连接 E4438C ESG 或者 N5182A MXG 信号发生器进行射频测试 当您需要将接收机置于 MIMO 衰落条件下来验证设计性能时, 可以使用预置的标准信道衰落模型, 用户也可以灵活进行衰落信道模型及相关性的自定义来满足自己的非标准信道的测试要求 可同时模拟多达四种射频制式, 用于共存测试 主要特点 :

4 快速完成对基带生成和衰落的复杂配置 ; 每个衰落器可配置多达 24 条路径 ; 多达 12 个可配置 DSP 模块, 每块 DSP 模块配备有 512M 采样点的回放存储器 ; 射频调制带宽及实时衰落射频带宽高达 120MHz,I Q 通道各达 60MHz; 2.5 接收机主要测试指标 Agilent 的接收机端可以实现如下测试指标 : 接收机灵敏度测量 接收机最大接收电平 接收机 C/N 性能 接收机在回波 (echo) 条件下的性能 接收机在多径衰落环境下的性能 接收机抗同频模拟电视信号 (PAL) 干扰的性能 接收机抗邻道数字电视信号干扰的性能 接收机在脉冲噪声干扰下的性能 接收机与其它通信系统 ( 如 GSM) 的共存测试 3 CMMB 发射机端测试方案 3.1 Agilent 发射机端测试系统 安捷伦数字电视测试应用实例 Signal Studio N7623B/N7616B Digital I/Q Analog I/Q RF LAN/GPIB Digital I/Q Analog I/Q 外部 PC 机用作波形产生 下载以及控制 MXG/ESG/PSG/N5106A MXG/ESG/PSG RF Tx Modulator/ Transmitter DUT Rx User Terminal DUT Tx Component DUT RF 接收机测试 BER 测试 主观评定测试 图像质量测试 MXA/EXA with N6158A Opt.

5 3.2 发射机端解决方案配置列表 MXA(N9020A) 矢量信号分析仪配置 N9020A-503: 频率范围 20 Hz to 3.6 GHz Or N9020A-513: 频率范围 20 Hz to 13.6 GHz( 依照应用和杂散测试要求 ) N9020A-PFR: 高精确频率参考 N9068A: 相位噪声测量选件 N9069A: 噪声系数测量选件 N6158A: CMMB 测量应用选件 N6156A: DTMB 测量应用选件 N6155A: ISDB-T 测量应用选件 N6153A: DVB-T/H 测量应用选件 ( 可选配 ) 3.3 MXA(N9020A) 矢量信号分析仪主要特性 MXA N9020A 是 Agilent 最新一代的中档矢量信号分析仪 它运用了最新的数字信号处理技术和开放的 Windows XP 系统, 突破了以往分析仪的极限, 支持最快的信号和频谱分析, 实现速度和性能的最优化, 其应用具有以下特点 : MXA 具有业界最快的信号分析能力 : 比其他信号频谱分析仪快 % 低于 14ms WCDMA ACLR 快速测量 ; 低于 75ms 模式切换速度 MXA 是业界最高性能的中档信号分析仪 :25M 分析带宽,1dB 电子步进衰减器,73dB WCDMA ACLR 动态范围 ; MXA 具有最先进的用户界面和出色的连通性 : 最多可有 12 个 Markers,6 条 Trace, 内置细致到对一个按键和功能详细指导的 help 文件, 具备 USB 2.0, 100bT LAN with LXI-C compatibility, GPIB 等接口 MXA 有一键式 CMMB,DTMB DVB-T/H 等数字电视信号测量解调选件, 不需要外置 PC 软件分析, 使用更加方便灵活 最广泛的测试应用和解调能力 :MXA 内置了安捷伦公司经典的矢量信号分析软件 89601A, 对于各种模拟, 数字调制, 脉冲调制信号, 可以通过该软件分别从时域, 频域, 解调域来完成信号的解调分析 3.4 发射机端主要测试指标 MXA(N9020A) 矢量信号分析仪 N6158A CMMB 选件主要测试指标 N6158A CMMB 测量解决方案中预置符合 CMMB 传输系统及测试标准的参数设置, 支持 8MHz 带宽的 CMMB 系统的测试, 可以帮助您加快 CMMB 系统发射机端的研发, 提高生产效率 : 既可用于 CMMB 标准的射频功率 频谱模板 调制质量等分析和测量, 也适用于通用频谱的测量或者其它通讯标准的测量

6 多种信号分析功能以及清晰的用户界面加速 CMMB 问题的解决, 系统设计及验证 生产线测试 : 提供高速 可靠的测量结果 支持 SCPI 命令控制以及多种现代连接方式 支持 Timeslot/PLCH/Frame 三种测量方式, 提供 CMMB 信号中各逻辑信道的配置信息 支持射频和模拟基带 IQ 输入 ( 只对 MXA 适用 ) N6158A CMMB 主要测量项目 : 信道功率测量 : 包括信道功率和带肩的测量 邻道功率比测量 (ACP) 功率分布统计特性 (Power Statistic CCDF) 频谱辐射模板测量 (SEM) 调制质量测量 (Mod Accuracy), 测量结果包括 : - 星座图 - 调制误差比 (MER)/ 错误矢量幅度 (EVM), 幅度误差, 相位误差, 频率误差 - 逻辑信道配置 - 正交误差, 幅度不平衡 - 带内平坦度 - 信道频率响应特性 - 信道冲激响应特性 占用带宽测量 频谱检测 IQ 波形

7 N6158A CMMB 解决方案基于安捷伦 X- 系列频谱分析仪平台, 提供简便易用的功能和准确的测量结果, 是进行产品研发和生产制造的理想选择 4 CMMB 系统中元器件测试方案 在进行整机测试之前, 通常需要对系统中的分立元件进行测试 包括滤波器, 放大器, 混频器等 主要的测试参数有 : 增益, 带宽, 线性度, 噪声系数等 4.1 传输 / 反射参数的测试 这部分测试的目的是得出元器件的端口匹配特性, 带宽以及传输损耗 / 增益, 延时等参数 主要器件及对应测试项如下 : 天线工作频点, 回波损耗 / 驻波比 滤波器 双工器 环形器回波损耗, 插入损耗, 带内平坦度, 带宽, 群时延, 带外抑制 放大器回波损耗, 增益, 增益平坦度, 带宽, 群时延, 反向隔离, 稳定性 (K-factor) 混频器回波损耗, 变频损耗, 群时延 测试设备配置及技术特点如下 : E5071C ENA 系列射频网络分析仪 240 9kHz-4.5GHz 双端口 S 参数测试座 440 9kHz-4.5GHz 四端口 S 参数测试座 ( 平衡器件测试选配 ) 008 频偏模式 ( 混频器测试选配 ) 技术特点 : 动态范围大, 测试端口处 >123dB 测试速度快, 全双端口校准时为 41ms, 1601 点 轨迹噪声低, 0.004dBrms@70kHz IFBW 分析处理能力强 o 去嵌入处理功能, 消除被测件外围附加电路对测试结果的影响 o 端口匹配功能, 通过计算模拟被测件外围匹配电路 o 阻抗转换功能, 通过计算得出被测件在非 50ohm 状态下的特性 o 平衡测量能力 (4 端口配置 ), 内置软件 balun, 通过计算得出差分器件的差模 / 共模特性

8 4.2 非线性参数的测试 这部分是测试器件的非线性特性, 主要是针对放大器, 混频器, 测试参数为 1dB 压缩点, 谐波失真, 三阶交调等. 1dB 压缩点一般是测试单点频情况下, 输入功率增加时放大器增益的变化. 可以用网络分析仪 E5071C 或者信号源 (ESG/MXG)+ 频谱仪 / 功率计进行测试. 谐波失真一般用信号源 + 频谱仪进行点频测试, 也可以采用网络分析仪的频偏模式完成扫频情况下的谐波测试. 三阶交调的测试框图如下 : ESG/MXG/PSG Σ DUT MXA or other SA 4.3 噪声参数的测试 这部分是测试电路的噪声特性, 主要是针对放大器, 接收机射频前端电路, 本振等, 测试参数包括两类 : 噪声系数, 相位噪声 噪声系数噪声系数的测试方法主要有两种 :Y 系数法, 直接噪声功率测试 直接噪声功率测试法 : 将匹配负载接到 DUT 的输入端, 测试它的输出噪声功率, 当被测件增益已知时, 可以依据噪声系数的定义计算出噪声系数 输出噪声功率可以用频谱仪测试得到, 对于 10MHz 以内的噪声系数测试, 只能采用这种方法 ( 注 : 安捷伦最新一代微波网络分析仪 PNA-X 也采用了直接噪声功率法测试噪声系数, 矢量误差校准配合 PNA-X 独特的源校准方法, 可以得到业界最高的噪声系数测量精度 ) Y 系数法测试框图如下 : DUT Noise Source Noise Figure Meter

9 噪声源的选择对噪声系数测试非常关键, 不同的噪声源适用的范围不同 噪声源的输出是以频率范围和超噪比 (ENR) 定义的 最常用的 ENR 是 6dB 和 15dB 其中 : 6dB ENR 适用范围 : 被测件增益及噪声系数对源阻抗变化特别敏感 噪声系数非常低 被测件噪声系数不超过 15dB 15dB ENR 适用范围 : 用于测量高达 30dB 的噪声系数 增益过高时 ( 比如 >40dB), 需要在被测件和测试仪表之间加衰减器, 防止仪器过载 噪声系数测试仪表及特点如下 : NFA( 如 N8973A,10MHz~3GHz) 专用的噪声系数分析仪, 精度高 MXA/EXA+N9069A,PSA/ESA+opt.219 频谱分析仪配合噪声系数测试选件, 配置灵活, 测试精度取决于采用的频谱仪, 需要在仪器内部或外部增加前置放大器 噪声源及特点如下 : 346X 系列传统噪声源 346A,ENR 为 5~7dB,10MHz~18GHz 346B,ENR 为 14~16dB,10MHz~18GHz 346C,ENR 为 12~17dB,10MHz~26GHz 适用于全部 Agilent 噪声测试仪表, 包括 NFA 和频谱仪 SNS 系列智能噪声源 N4000A,ENR 为 4.6~6.5dB,10MHz~18GHz N4001A,ENR 为 14~16dB,10MHz~18GHz N4002A,ENR 为 12~17dB,10MHz~26GHz 可自动上载 ENR 表格, 简化测量设置, 同时能够感应环境温度并上传, 使仪器对测试结果加以修正 适用于 NFA,ESA,MXA 和 EXA 相位噪声相位噪声的测试方法主要有两种 : 直接频谱仪测量法和鉴相法 其中, 鉴相法包括参考源 / 锁相环法 鉴频法和互相关法, 可以达到很高的测试灵敏度, 可用于晶振的测量 对于射频本振来说, 通常采用的是直接频谱仪测试 直接频谱仪测量法的原理是将被测信号输入频谱仪, 测出距离载波一定频偏位置处 1Hz 带宽内的噪声功率, 将此功率与载波信号功率相减, 得出单边带相位噪声 操作简单, 但测试结果会包含频谱仪自身相位噪声, 测试灵敏度与测试仪表有关 在频谱分析模式下, 频谱仪可以直接测量某频偏处的相位噪声, 也可以通过相位噪声测试选件 (PSA/ESA opt.226,mxa/exa N9068A) 测试一定频偏范

10 围内的相位噪声曲线, 并计算出相位抖动, 寄生调频等参数

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