MIMO( Multiple- input Multiple- out- put) 是针对多天线无线发射和接收的一系列技术, 它能够在不增加信道带宽和总发射功率的情况下成倍地提高通信系统的信道容量和频谱效率, 理论上说, 此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大, 因而成为新一代移动通信系统的关键技术及热门研究课题。
MIMO 设备的发射端和接收端均采用多个天线或者矩阵式的阵列天线, 图1 给出了2×2 MIMO 系统的数据包传输过程。每一路发射天线(T×1 和T×2)传输不同的数据包, 信号在自 由空间环境中合成, 在系统的接收端, 多条传输路径的合成信号在每一个接收天线(R×1 和R×2)上被接收, 最后接收机对两个接收天线的接收信号进行合成得到传送的原始数据。
1 MIMO 收发信机测试的特点
系统收发信机的好坏直接决定系统性能, 其测试的重要性不言而喻, 它是被测设备( DUT) 能够满足其它要求的基础和根本, 是实现系统功能的前提条件。
1.1 传统收发信机的测试方法
图2 是普通设备( 文中的普通设备均相对于MIMO 设备而言) 收发信机的传导测试连接图, 它给出了收发信机测试的基本方法, 即用信号分析仪( VSA) 解调和分析发射机参数评估系统的发射机性能, 使用综测仪来评估系统的接收机性能。
1.2MIMO收发信机测试面临的挑战
尽管MIMO技术为系统性能带来了实际的好处,但由于其系统的复杂性和特殊性,又大大增加了系统测试和验证的难度。当在系统中采用MIMO后,评估发射信号通过衰落传播信道后的合成传输信号比测试单一发射机的性能更为重要。传统的单天线收发信机测试的设备和方法将难以满足MIMO系统测试的需要。因此,需要寻求新的测量技术对MIMO系统的收发信机性能进行评估。
下面以2×2的MIMO系统为例,对MIMO系统的测试进行讨论。MIMO设备与普通设备收发信机测试的主要区别如下:
(1)天线数量不同。MIMO设备拥有两根发射天线和两根接收天线,在工作过程中两条天线同时进行收发,因此,在对MIMO系统进行测量时,仅用单台仪表无法同时测出多条链路的射频性能参数,需要使用双通道或两台测试仪器(信号分析仪、综测仪等)对两路信号进行同时同步的测量,而不仅仅是对单条天线的发射和接收性能进行评估。
(2)信号基础结构、编码方案、信号处理与合成方式不同。在MIMO系统中,每根发射天线对应传输一组独立的数据,通过不同的编码方式将它们进行严格的区分。每根接收天线接收相同的信号,无论是输入还是输出都在多个数据链路上同步进行。因此,测试MIMO系统发射机性能的信号分析设备要拥有强大的信号解调和分析能力,无论是对发射天线端口的信号进行测试,还是测试经过多径信道后的信号,分析仪都需要先将单路信号从混合信号中分离出来,然后才能对不同发射天线发出的信号分别进行解调和分析。对应于不同的MIMO系统,发射机测试需要专门的信号分析仪对发射信号进行评估。
(3)不同测试仪表之间的同步性。由于两条天线同时进行发射或者接收,测试时应当使用两台仪表同时记录测试结果,不同测试仪表之间的同步性就显得尤为重要。如果能够使用双通道的测试仪表进行测试,两个通道之间的同步性就很容易通过对仪表进行设置达到。如果使用的是两台独立的测试仪表,则可以通过使用相同的时间参考信号来达到同步的目的。
(4)对设备工作环境信道特性考虑的必要性。MIMO系统在设计时就已经将设备工作环境的信道特性计入考虑范围,在设计之初就将多径无线信道的特性与发射机、接收机视为一个整体进行优化。因此,在对其收发信机进行测量时必须考虑多径衰落信道的特性,评价发射信号通
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