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(多图) 使用直接合成技术生成UWB-WiMedia信号

来源:今日电子/泰克公司电子和通信工程师 K A Muralidh?? 2007年10月29日 ?? 收藏0

  引言

  本文重点介绍了直接生成基于WiMedia的UWB信号的测试测量需求。它讨论了生成超宽带跳频信号可以使用的不同方法。为提供高数据速率,在2002年,FCC批准在3.1~10.6GHz的频谱中无须牌照使用UWB设备,前提是信号带宽要高于载频的25%,即部分带宽=(FH-FL)/FC>25%或总带宽>1.5GHz。其中一种方法是采用多频段OFDM技术的UWB-WiMedia。WiMedia规范把UWB频谱分成6个频段组,其中5个(第1个到第4个及第6个)频段组由3个频段组成,第5个频段组由两个频段组成。每个频段的带宽为528MHz。物理层采用OFDM技术,在528MHz的每个频段中有122个音调。然后使用时间频率代码(TFC)分布 OFDM包。它一共定义了两种扩频:一种用于三个频段上的跳频,称为时间频率通道复用(TFI);另一种在单个频段中发送,称为固定频率通道复用 (FFI)。

  对5个频段组(第1个到第4个及第6个),共定义了10个TFC,其中包括7个TFI和3个FFI。对第五个频段组,共定义了3个FFI,因此通道总数达到53个。

  发射机WiMedia RF信号定义为:信号定义

  信道化

  每个频段组可以使用最多10个不同的TFC代码,定义独特的逻辑通道。

  下面的表1中列出了频段组1的TFC和相关基本序列。

表1 频段组1的TFC和相关基本序列

频段组1的TFC和相关基本序列

  有3个频段的TFC#1的符号表示如图1所示。

3个频段的TFC#1的符号表示

图1 3个频段的TFC#1的符号表示

  挑战

  生成测试各种设备的WiMedia信号是一个挑战,其不仅用于一致性测试,还用来确定工作余量。目前,有两种方式生成WiMedia信号。

  第一种方法

第一种方法

  第二种方法

第二种方法

  这两种方法各有优缺点。在第一种方法中,尽管它提供了任意波形发生器的所有优势,如创建包括失真和损伤的实际环境信号,但在RF上跳频需要使用昂贵复杂的方法,如外部跳频装置,而WiMedia规范要求必须在RF上跳频。尽管第二种方法能够实现跳频信号,但它没有AWG的灵活性和机动性。

  这里的挑战是怎样同时实现这两种方法的优点。本文介绍了一种最佳途径,通过使用任意波形生成技术实现这一目标。

  实现

  在高达10GHz的载频上合成带宽超过1.5GHz的信号,超出了无线通信测试中使用的传统矢量信号生成方法的能力。必需的调制和基带带宽、信号I和Q成分中任何幅度、定时和频响未对准带来的影响,都需要进一步提高,得到的信号才能实现要求的质量水平。下面介绍了三种可能的UWB信号生成方法。

  1. IQ基带生成和正交调制:这是一种传统矢量信号生成方法。可以通过两种方式实现跳频:对每个符号以要求的频率漂移合成基带IQ对,或在IQ调制器上改变 LO频率。在跳频信号的实际基带生成中,要求使用双通道AWG,采样率应在2GS/s左右,模拟带宽约为1GHz。在IQ调制器上通过控制载频实现跳频,要求能够在不到70ns的时间内跳频1GHz以上。由于采样率和跳频速度的局限性,当前实现方案只能生成非跳频信号。在I和Q基带成分中使用两条不同的信号路径时,他们的对准是获得满意结果的关键。必需认真进行长时间校准,这要求额外的高性能分析设备,由于相关的温度和时间漂移,可能要频繁地进行校准。

  2. IF生成和上变频器:在这种方法中,使用单通道AWG生成UWB信号,输送到覆盖要求的频率范围的上变频器中。AWG的实际要求取决于跳频操作的实现方式。生成非跳频信号要求的最低采样率是1.5GS/s。生成跳频信号要求两倍的采样率(>3.2GS/s)。这一系统中使用的上变频器对非跳频信号和跳频信号分别要求最低750MHz和2GHz的上变频带宽。尽管这种方法还要求认真校准幅度和相位,才能实现最高的调制和频谱精度,但其要求的苛刻程度要低得多,因为I成分和Q成分本身是对准的,并共享相同的信号路径。这种策略的主要限制是处理频谱中出现的信号图像。通过使用覆盖目标频段的带通滤波器,可以使这种影响达到最小。作为校准程序的一部分,可以补偿带通滤波器引入的幅度和群时延失真。


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直接合成? UWB? WiMedia? 跳频?

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