MIMO通信系統(tǒng)的射頻測(cè)試簡(jiǎn)介

隨著每一代技術(shù)的進(jìn)步，無線通信系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)比以前更高的數(shù)據(jù)吞吐量。從歷史上看，這個(gè)成績(jī)是通過更寬的通道帶寬、頻譜利用技術(shù)(如正交頻分復(fù)用 (OFDM)),以及更復(fù)雜的調(diào)制類型來實(shí)現(xiàn)的。

　　增加無線通道帶寬的最近創(chuàng)新技術(shù)之一是多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。這種技術(shù)在許多無線標(biāo)準(zhǔn)中得到了實(shí)現(xiàn)，包括IEEE 802.11n、WiMAX和長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)等。

　　實(shí)現(xiàn)MIMO通信系統(tǒng)的前提，是可以通過使用相同物理頻譜內(nèi)的多個(gè)“通道”來提高使用有限頻譜帶寬的通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率。為做到這一點(diǎn)，發(fā)射機(jī)需要使用多個(gè)發(fā)射天線，每個(gè)天線發(fā)射一個(gè)獨(dú)特的經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)。

　　接收機(jī)也使用多個(gè)天線，并且只需少量信號(hào)處理就能分離和解碼各個(gè)通道，這種技術(shù)被稱為空間復(fù)用。正如人們期望的那樣，這種系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)速率與通道數(shù)量成正比。在目前的MIMO收發(fā)器中，一般配置范圍從2x2至4x4，后者具有4個(gè)發(fā)射天線和4個(gè)接收天線。

　　精確測(cè)試MIMO收發(fā)器需要采用先進(jìn)的信號(hào)處理算法來復(fù)用和解復(fù)用各個(gè)空間數(shù)據(jù)流，并實(shí)現(xiàn)射頻矢量信號(hào)發(fā)生器和分析儀各通道之間的嚴(yán)格同步。MIMO系統(tǒng)測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)，在于分離每個(gè)空間數(shù)據(jù)流比較復(fù)雜。

　　在商用領(lǐng)域，MIMO收發(fā)器可以通過對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用通道矩陣來實(shí)現(xiàn)每個(gè)空間數(shù)據(jù)流的分離。這種矩陣對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)通道來說就是一組相位和增益特性，因此在測(cè)試MIMO設(shè)備時(shí)，儀器必須能夠通過應(yīng)用相似的通道矩陣來分離每個(gè)通道。

　　MIMO測(cè)試對(duì)儀器的同步要求是測(cè)試行業(yè)中最難實(shí)現(xiàn)的。在MIMO測(cè)試系統(tǒng)中，多通道射頻儀器的每個(gè)通道必須實(shí)現(xiàn)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(tái)射頻儀器之間的所有合成本振(LO)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器/數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC/DAC)采樣時(shí)鐘和啟動(dòng)觸發(fā)器直接同步。幸運(yùn)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(gòu)，所有時(shí)鐘信號(hào)都可以共享。

　　使用NI的LabVIEW和PXI射頻信號(hào)發(fā)生器和分析儀，工程師可以產(chǎn)生和分析多通道相位一致射頻信號(hào) (圖)。像四通道PXIe-5663E VSA和四通道PXIe-5673 VSG等儀器，可以實(shí)現(xiàn)小于0.1°的通道至通道抖動(dòng)。另外，由于這兩種儀器在每個(gè)通道間共享公共本振，因此所有測(cè)量結(jié)果都不含不相關(guān)的通道至通道相位噪聲。

　　輕松應(yīng)對(duì)MIMO射頻測(cè)試的挑戰(zhàn)

　　滿足多通道射頻測(cè)試需求，比如MIMO標(biāo)準(zhǔn)和波束成形與直接發(fā)現(xiàn)應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有儀器技術(shù)來說是一個(gè)越來越大的測(cè)試挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，NI公司基于LabVIEW和 PXI的軟件定義儀器非常適合這些應(yīng)用，因?yàn)檫@些儀器可以提供高數(shù)據(jù)帶寬、軟件定義靈活性和多射頻信號(hào)的精密相位一致性。