雖然UWB保證了高數(shù)據(jù)傳輸速率，在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生這些信號(hào)并維護(hù)其信號(hào)完整性是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。一項(xiàng)獨(dú)特方法利用任意波形(AWG)來產(chǎn)生WiMedia信號(hào)，但其保留了簡單的專用UWB芯片組。利用這一基于AWG的獨(dú)特WiMedia信號(hào)產(chǎn)生方法的RF設(shè)計(jì)工程師們將有幾種選擇，這包括了IQ-基帶、IF和直接RF合成信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)。 

　　為了提供高數(shù)據(jù)傳輸速率，美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)在2002年批準(zhǔn)了在3.1GHz到10.6GHz頻段無需牌照即可使用UWB設(shè)備，只要信號(hào)帶寬(BW)大于載波頻率的25 ％(即部分帶寬=(FH-FL)/FC>25％，或總BW> 1.5G Hz)。其中的方法之一就是UWB-WiMedia協(xié)議，其采用了多頻帶-OFDM技術(shù)。WiMedia規(guī)范將UWB頻譜劃分為六個(gè)頻帶組，其中有5個(gè)不同頻帶組(頻帶組1至4以及頻帶組6)，每個(gè)頻帶組包括了3個(gè)頻帶，而第六個(gè)頻帶組(頻帶組5)涵蓋了兩個(gè)頻帶。每個(gè)頻帶具有528MHz的帶寬。 

　　物理層在每個(gè)528MHz頻段內(nèi)采用了具有122音的OFDM技術(shù)。然后，OFDM采用時(shí)頻碼(TFC)傳播。兩類傳播的定義分別是：一種是利用超過3個(gè)頻段進(jìn)行跳頻，并且稱為時(shí)頻交織(TFI)。另一種是在單一頻段內(nèi)進(jìn)行發(fā)送，并且稱為固定頻率交織(FFI)。對于頻帶組1、2、3、4和6，定義了10種不同的TFC，具有7種 TFI和三種FFI。對于頻帶組5，定義了3種FFI，從而使總的信道數(shù)為53。 

　　公式1定義了發(fā)射機(jī)WiMedia RF信號(hào)： 

　　其中Re{…}表示信號(hào)的實(shí)部。TSYM是符號(hào)長度，Npacket是包中的符號(hào)數(shù)，fc(m)是第m個(gè)頻段的中心頻率，q(n)是將第n個(gè)符號(hào)映射到適當(dāng)頻段的函數(shù)，而sn(t) 是代表第n個(gè)符號(hào)的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)，其必須滿足以下特性：對t<0和t TSYM，sn(t)=0。第n個(gè)符號(hào)的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)取決于其在包內(nèi)的位置。 

　　在每個(gè)頻帶組內(nèi)采用多達(dá)10種不同的TFC編碼來規(guī)定獨(dú)特的邏輯信道。 頻帶組1的TFC及有關(guān)基礎(chǔ)序列如表1所示。三個(gè)波段中波段跳頻的符號(hào)表示由TFC1確定，如圖1所示。 

　　產(chǎn)生可以測試廣泛UWB設(shè)備類型的WiMedia信號(hào)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這一實(shí)驗(yàn)不僅要建立起與協(xié)議所定義的一致性，還必須建立工作余度。目前，有兩種方法可以生成WiMedia信號(hào)。這兩種方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，向設(shè)計(jì)師提供了可用于不同測試要求的選擇。 

　　第一種方法如圖2中的上半部分所示。第一種方法提供了任意波形發(fā)生器的全部優(yōu)點(diǎn)，例如創(chuàng)建真實(shí)世界的信號(hào)，其中包括了失真和惡化，以及在RF中的跳頻(其是強(qiáng)制作為每個(gè)WiMedia 規(guī)范，并涉及使用昂貴而復(fù)雜的協(xié)議，例如外部跳頻器)。盡管第二種方法采用了專門的UWB芯片組來用于待測設(shè)備(DUT)，如圖2的下半部分所示，其提供了頻帶跳躍信號(hào)功能，但并不提供AWG所具備的功能靈活性及RF靈敏性。因此，其用于開發(fā)生成基于WiMedia UWB波形的混合方法，并且該方法要具備第一種方法所具有的能力，而還要保留第二種方法的簡單性，這是非常理想的情況。具有這些特點(diǎn)的獨(dú)特方法的實(shí)現(xiàn)將在以下討論中加以論述。 

　　在載波頻率高達(dá)10 GHz下，合成帶寬超過1.5GHz的信號(hào)，這超過了無線通訊測試中所使用的傳統(tǒng)矢量信號(hào)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的能力。對于必要的調(diào)制和基帶帶寬，UWB- WiMedia信號(hào)的跳頻特性以及信號(hào)I和Q成分的任意幅度、時(shí)間和頻率響應(yīng)失調(diào)的影響，需要更多的努力來達(dá)到UWB-WiMedia信號(hào)所要求的信號(hào)質(zhì)量。除下列對產(chǎn)生UWB信號(hào)的潛在結(jié)構(gòu)的說明外，表2列出了不同配置所要求的AWG的更多細(xì)節(jié)。 

結(jié)構(gòu)1：IQ基帶產(chǎn)生及正交調(diào)制 

　　這是傳統(tǒng)的矢量信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)。可以實(shí)施的跳頻技術(shù)方式有兩種：通過合成符合每個(gè)符號(hào)頻移要求的基帶IQ對，或通過在IQ調(diào)制器中改變LO頻率來實(shí)現(xiàn)。跳頻信號(hào)基帶生成的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式需要采樣率大約2 Gsps且模擬帶寬在1 GHz的范圍內(nèi)的雙信道AWGS。在IQ調(diào)制器內(nèi)通過控制載波頻率來實(shí)現(xiàn)跳頻，需要具有在小于70 ns內(nèi)跳躍超過1GHz的能力。 

　　由于目前實(shí)現(xiàn)方式采樣率和跳頻速度的局限性，使其僅限于非跳頻信號(hào)的生成。作為用于I和Q基帶組分的兩個(gè)獨(dú)立信號(hào)通路，其對準(zhǔn)是非常關(guān)鍵的，從而獲得令人滿意的結(jié)果。審慎而長期校準(zhǔn)的過程所需要額外的高性能分析設(shè)備是必要的，并且可能經(jīng)常要進(jìn)行校準(zhǔn)(由于有關(guān)的溫度和時(shí)間延遲漂移)。 

結(jié)構(gòu)2：IF生成饋電上變頻器 

　　在此方法中，采用一個(gè)單一信道的AWG來產(chǎn)生UWB信號(hào)，提供給涵蓋所需頻率范圍的上變頻器。AWG的實(shí)際要求取決于跳頻工作的實(shí)現(xiàn)。1.5Gsps的采樣速度是用以產(chǎn)生非跳頻信號(hào)的最起碼要求。生成跳頻信號(hào)需要兩倍速率(大于3.2Gsps)。在這一系統(tǒng)所使用的上變頻器對非跳頻和跳頻信號(hào)將要求至少750MHz或2GHz的上變頻轉(zhuǎn)換帶寬。 

　　盡管這一方法還需要仔細(xì)的幅度和相位校準(zhǔn)程序來達(dá)到最高水平的調(diào)制和頻譜精度，但它的要求更為嚴(yán)格，這是因?yàn)镮和Q成分都通過校準(zhǔn)來定義，并共享相同的信道。該策略的主要限制是將顯示在頻譜中處理信號(hào)圖像。通過使用覆蓋目標(biāo)頻帶的模擬帶通濾波器，可能減少這一影響。帶通濾波器所引入的幅度和群延遲失真，可作為校準(zhǔn)程序的一部分來進(jìn)行補(bǔ)償。 

結(jié)構(gòu)3：直接RF合成 

　　在這種配置下，在最終的頻率下單一信道AWG直接產(chǎn)生UWB信號(hào)。AWG需求的速度和模擬帶寬主要取決于所覆蓋特定頻帶組，而不是最終信號(hào)的跳頻特性。對于頻帶組1(最大頻率 4.752MHz)，最低10Gsps的采樣速率和5GHz的模擬帶寬是必要的。頻帶組2需要15Gsps的采樣速度和7GHz的模擬帶寬。 

　　泰克公司的AWG7102在 20Gsps下能夠產(chǎn)生5.8GHz帶寬的波形，所以有可能在具有足夠性能余度的頻帶組1內(nèi)產(chǎn)生跳頻信號(hào)。校準(zhǔn)所需的直接RF合成很低。受控?zé)嵝袨?、低漂移，以及去除了額外的外部設(shè)備，允許其只采用廠級(jí)校準(zhǔn)來建立保持可接受的延長時(shí)間周期的信號(hào)質(zhì)量。 

設(shè)備的設(shè)置與評(píng)估 

　　　采用如圖3所示的測試裝置采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)了直接RF合成結(jié)構(gòu)。采用泰克公司的AWG來生成全部WiMedia信號(hào)。AWG7000系列AWG具有極高的采樣速率、帶寬和信號(hào)保真度。例如，該設(shè)備具有由5Gsps至20Gsps(10位)的采樣速率，還具有一個(gè)或兩個(gè)輸出信道。該設(shè)備還可運(yùn)行在打開的Windows (Windows XP)下，并能與外設(shè)連接,兼容第三方軟件。 

　　采用具有40Gsps和15Gsps帶寬采樣速率，64 mega采樣記錄長度以及UWB分析能力的高帶寬數(shù)字采樣示波器(DSO)來實(shí)現(xiàn)全部測試。由示波器所引入的幅度和相位失真很低，由于內(nèi)置了實(shí)時(shí)、基于DSP的補(bǔ)償技術(shù)，在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了時(shí)域校準(zhǔn)程序。因此，示波器的高精度以及跟蹤能力使得其適合波形發(fā)生器的校準(zhǔn)程序。 

　　對EVM數(shù)據(jù)設(shè)備所收集的不同位速率和調(diào)制方案(QPSK和DCM)的基本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸類。正如表3中數(shù)據(jù)所反映的，該設(shè)備產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)表明直接RF合成會(huì)產(chǎn)生優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)所指定的- 19.5 dB EVM大約-30dB的EVM。由于AWG的高采樣速率和帶寬，該設(shè)備還具有跳頻而無需外部頻率跳躍器的能力。 

　　該設(shè)備易于控制和配置。在頻帶組1中使用泰克AWG7102，沒有任何預(yù)失真就獲得了良好的頻率響應(yīng)平坦度。圖4表示了泰克示波器所捕獲的該信號(hào)頻譜。這種直接合成實(shí)現(xiàn)法通過了獨(dú)一無二而簡單的設(shè)備產(chǎn)生了純凈、高品質(zhì)的UWB WiMedia跳頻頻帶組1的波形。該實(shí)施方法還提供了向UWB WiMedia波形中增加受控干擾和失真的靈活性。因此，它具有其他基于AWG方法的精確性，但保留了使用專用UWB芯片組向待測設(shè)備提供信號(hào)的簡單性。