無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái)始于今天的MIMO：WiMAX、HSPA+和LTE測試挑戰

通過(guò)使用天線(xiàn)――或者實(shí)現更定量的衡量，信道仿真器――有可能導出一個(gè)精確的信道模型。這能夠幫助人們在設計發(fā)射器的時(shí)候以經(jīng)過(guò)校準的接收器為基準，判斷各種信道條件下信號傳輸是否是可靠的。同樣的，采用不同的信道模型也可以測試接收器。采用任意波形發(fā)生器或者實(shí)時(shí)信道仿真器將一定的信道失真加載到標準波形上，就可以產(chǎn)生這些信號。

由于MIMO系統的性能取決于信道的行為，因此必須使用多種不同的信道模型對發(fā)射器和接收器進(jìn)行測試――既包含預定義的標準，也包含用戶(hù)定義的模型――確保設計能夠在各種環(huán)境下保持穩定的性能。圖3給出了一種典型的配置。根據待測設備是發(fā)射器還是接收器，其中的2820型矢量信號分析儀（VSA）和2920型矢量信號發(fā)生器（VSG）可以被發(fā)射器或接收器所取代。

矩陣條件和奇異值：與EVM一樣，矩陣條件數也是表征發(fā)射器性能的一個(gè)很好的指標。它實(shí)際上衡量的是每個(gè)空間流的正交情況。例如，如果采用電纜將VSA與發(fā)射器相連，那么矩陣條件應該接近于一（即0dB）。如果不是這樣，那么發(fā)射器可能產(chǎn)生了一些流間干擾，原因可能來(lái)自于DSP內的數學(xué)誤差或者射頻部分的問(wèn)題。由于矩陣條件是最大奇異值的比，因此通過(guò)選擇奇異值測量就可以檢查每條碼流的奇異值。常用的測量方法是監測矩陣條件數直到出現一個(gè)不正常的大值，然后轉而監測真正的奇異值，得到矩陣的解。圖2(b)將信道響應和矩陣條件做了對比。

碼流性能
我們可以通過(guò)多種方法分析各條發(fā)射碼流的性能。
測量一段時(shí)間：測量一段時(shí)間內的EVM、幅值或者頻率誤差能夠幫助我們找出與每路射頻的時(shí)間行為相關(guān)的問(wèn)題。例如，某個(gè)射頻發(fā)射器FPGA中的一個(gè)毛刺可能導致EVM出現周期性的誤差。

圖3 WiMAX將所有合而為一

在基于正交頻分多路復用的并行符號傳輸方式下，時(shí)間增量通常是指OFDM符號周期（圖3的橫軸），每個(gè)時(shí)間增量包含成千上萬(wàn)個(gè)符號。例如，WiMAX（802.16e）在每個(gè)OFDM符號周期內能夠傳輸128～2048個(gè)符號。圖3的縱軸標識為子信道（subchannel）。這些子信道并非真正的物理信道，而是每個(gè)OFDM符號周期內傳輸的成組的并行符號。通過(guò)這類(lèi)符號圖就可以定義802.16e信號是如何構成的以及它的時(shí)間行為如何。
調制質(zhì)量頻率：測量EVM或幅值與頻率的關(guān)系能夠幫助我們找出帶內問(wèn)題，例如可能由射頻內部的時(shí)鐘產(chǎn)生的低水平寄生干擾。

波束賦形
MIMO的一個(gè)重要優(yōu)勢――也是其最初的用途之一――就是能夠通過(guò)一種稱(chēng)為波束賦形（beam forming）的過(guò)程將射頻能量定向到特定的用戶(hù)。很多商用系統的標準都支持MIMO波束賦形或者閉環(huán)MIMO。雖然波束賦形的優(yōu)勢在于能夠為用戶(hù)提供更大的容量，但是它增加了設備的復雜性，因為需要采用陣列式的發(fā)射器、接收器和天線(xiàn)來(lái)控制發(fā)射信號的方向和形狀，這本身取決于信道環(huán)境。人們采用諸如信道聲探（channel sounding）之類(lèi)的技術(shù)對信道建模，然后構建出正確的碼流相位和幅值。測試設備需要擴展到8×8的架構，使其能夠控制每個(gè)信號源的相位和幅值，根據計算出的信道信息構建所需的射頻發(fā)射碼型。

結束語(yǔ)
在從模擬傳輸技術(shù)轉向數字傳輸技術(shù)的過(guò)程中，MIMO是商用射頻技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢之一。所有下一代通信標準都是基于MIMO的，這為商用通信設備的設計者們提出了很多新的挑戰。隨著(zhù)用戶(hù)需要越來(lái)越多的服務(wù)和越來(lái)越可靠的鏈接，MIMO系統將會(huì )圍繞諸如波束賦形之類(lèi)的技術(shù)而向前發(fā)展，增加一臺設備中的發(fā)射器、接收器和天線(xiàn)數量。