MIMO通信系统的射频测试

随着每一代技术的进步，无线通信系统不断实现比以前更高的数据吞吐量。从历史上看，这个成绩是通过更宽的通道带宽、频谱利用技术(如正交频分复用 (OFDM)),以及更复杂的调制类型来实现的。

增加无线通道带宽的最近创新技术之一是多输入多输出(MIMO)系统。这种技术在许多无线标准中得到了实现，包括IEEE 802.11n、WiMAX和长期演进(LTE)等。

实现MIMO通信系统的前提，是可以通过使用相同物理频谱内的多个“通道”来提高使用有限频谱带宽的通信系统的数据速率。为做到这一点，发射机需要使用多个发射天线，每个天线发射一个独特的经过调制的信号。

接收机也使用多个天线，并且只需少量信号处理就能分离和解码各个通道，这种技术被称为空间复用。正如人们期望的那样，这种系统的最大数据速率与通道数量成正比。在目前的MIMO收发器中，一般配置范围从2x2至4x4，后者具有4个发射天线和4个接收天线。

精确测试MIMO收发器需要采用先进的信号处理算法来复用和解复用各个空间数据流，并实现射频矢量信号发生器和分析仪各通道之间的严格同步。MIMO系统测试面临的挑战，在于分离每个空间数据流比较复杂。

在商用领域，MIMO收发器可以通过对接收信号应用通道矩阵来实现每个空间数据流的分离。这种矩阵对系统中的每个通道来说就是一组相位和增益特性，因此在测试MIMO设备时，仪器必须能够通过应用相似的通道矩阵来分离每个通道。

MIMO测试对仪器的同步要求是测试行业中最难实现的。在MIMO测试系统中，多通道射频仪器的每个通道必须实现真正的通道至通道相位一致性。

为做到真正的相位一致性，要求每台射频仪器之间的所有合成本振(LO)、模数转换器/数模转换器(ADC/DAC)采样时钟和启动触发器直接同步。幸运的是，软件定义PXI仪器可以轻松满足MIMO同步要求。这种仪器采用模块化架构，所有时钟信号都可以共享。

使用NI的LabVIEW和PXI射频信号发生器和分析仪，工程师可以产生和分析多通道相位一致射频信号 (图)。像四通道PXIe-5663E VSA和四通道PXIe-5673 VSG等仪器，可以实现小于0.1°的通道至通道抖动。另外，由于这两种仪器在每个通道间共享公共本振，因此所有测量结果都不含不相关的通道至通道相位噪声。



轻松应对MIMO射频测试的挑战

满足多通道射频测试需求，比如MIMO标准和波束成形与直接发现应用，对现有仪器技术来说是一个越来越大的测试挑战。幸运的是，NI公司基于LabVIEW和 PXI的软件定义仪器非常适合这些应用，因为这些仪器可以提供高数据带宽、软件定义灵活性和多射频信号的精密相位一致性。