MIMO通信系統的射頻測試簡介

隨著每一代技術的進步，無線通信系統不斷實現比以前更高的數據吞吐量。從歷史上看，這個成績是通過更寬的通道帶寬、頻譜利用技術(如正交頻分復用 (OFDM)),以及更復雜的調制類型來實現的。

　　增加無線通道帶寬的最近創新技術之一是多輸入多輸出(MIMO)系統。這種技術在許多無線標準中得到了實現，包括IEEE 802.11n、WiMAX和長期演進(LTE)等。

　　實現MIMO通信系統的前提，是可以通過使用相同物理頻譜內的多個“通道”來提高使用有限頻譜帶寬的通信系統的數據速率。為做到這一點，發射機需要使用多個發射天線，每個天線發射一個獨特的經過調制的信號。

　　接收機也使用多個天線，并且只需少量信號處理就能分離和解碼各個通道，這種技術被稱為空間復用。正如人們期望的那樣，這種系統的最大數據速率與通道數量成正比。在目前的MIMO收發器中，一般配置范圍從2x2至4x4，后者具有4個發射天線和4個接收天線。

　　精確測試MIMO收發器需要采用先進的信號處理算法來復用和解復用各個空間數據流，并實現射頻矢量信號發生器和分析儀各通道之間的嚴格同步。MIMO系統測試面臨的挑戰，在于分離每個空間數據流比較復雜。

　　在商用領域，MIMO收發器可以通過對接收信號應用通道矩陣來實現每個空間數據流的分離。這種矩陣對系統中的每個通道來說就是一組相位和增益特性，因此在測試MIMO設備時，儀器必須能夠通過應用相似的通道矩陣來分離每個通道。

　　MIMO測試對儀器的同步要求是測試行業中最難實現的。在MIMO測試系統中，多通道射頻儀器的每個通道必須實現真正的通道至通道相位一致性。

　　為做到真正的相位一致性，要求每臺射頻儀器之間的所有合成本振(LO)、模數轉換器/數模轉換器(ADC/DAC)采樣時鐘和啟動觸發器直接同步。幸運的是，軟件定義PXI儀器可以輕松滿足MIMO同步要求。這種儀器采用模塊化架構，所有時鐘信號都可以共享。

　　使用NI的LabVIEW和PXI射頻信號發生器和分析儀，工程師可以產生和分析多通道相位一致射頻信號 (圖)。像四通道PXIe-5663E VSA和四通道PXIe-5673 VSG等儀器，可以實現小于0.1°的通道至通道抖動。另外，由于這兩種儀器在每個通道間共享公共本振，因此所有測量結果都不含不相關的通道至通道相位噪聲。

　　輕松應對MIMO射頻測試的挑戰

　　滿足多通道射頻測試需求，比如MIMO標準和波束成形與直接發現應用，對現有儀器技術來說是一個越來越大的測試挑戰。幸運的是，NI公司基于LabVIEW和 PXI的軟件定義儀器非常適合這些應用，因為這些儀器可以提供高數據帶寬、軟件定義靈活性和多射頻信號的精密相位一致性。