MIMO通信系統的射頻測試

　　隨著(zhù)每一代技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線(xiàn)通信系統不斷實(shí)現比以前更高的數據吞吐量。從歷史上看，這個(gè)成績(jì)是通過(guò)更寬的通道帶寬、頻譜利用技術(shù)(如正交頻分復用 (OFDM)),以及更復雜的調制類(lèi)型來(lái)實(shí)現的。

　　增加無(wú)線(xiàn)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。這種技術(shù)在許多無(wú)線(xiàn)標準中得到了實(shí)現，包括IEEE 802.11n、WiMAX和長(cháng)期演進(jìn)(LTE)等。

　　實(shí)現MIMO通信系統的前提，是可以通過(guò)使用相同物理頻譜內的多個(gè)“通道”來(lái)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(diǎn)，發(fā)射機需要使用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)，每個(gè)天線(xiàn)發(fā)射一個(gè)獨特的經(jīng)過(guò)調制的信號。

　　接收機也使用多個(gè)天線(xiàn)，并且只需少量信號處理就能分離和解碼各個(gè)通道，這種技術(shù)被稱(chēng)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(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(xiàn)和4個(gè)接收天線(xiàn)。

　　精確測試MIMO收發(fā)器需要采用先進(jìn)的信號處理算法來(lái)復用和解復用各個(gè)空間數據流，并實(shí)現射頻矢量信號發(fā)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(gè)空間數據流比較復雜。

　　在商用領(lǐng)域，MIMO收發(fā)器可以通過(guò)對接收信號應用通道矩陣來(lái)實(shí)現每個(gè)空間數據流的分離。這種矩陣對系統中的每個(gè)通道來(lái)說(shuō)就是一組相位和增益特性，因此在測試MIMO設備時(shí)，儀器必須能夠通過(guò)應用相似的通道矩陣來(lái)分離每個(gè)通道。

　　MIMO測試對儀器的同步要求是測試行業(yè)中最難實(shí)現的。在MIMO測試系統中，多通道射頻儀器的每個(gè)通道必須實(shí)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(shí)鐘和啟動(dòng)觸發(fā)器直接同步。幸運的是，軟件定義PXI儀器可以輕松滿(mǎn)足MIMO同步要求。這種儀器采用模塊化架構，所有時(shí)鐘信號都可以共享。

　　使用NI的LabVIEW和PXI射頻信號發(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 (圖)。像四通道PXIe-5663E VSA和四通道PXIe-5673 VSG等儀器，可以實(shí)現小于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，因此所有測量結果都不含不相關(guān)的通道至通道相位噪聲。

　　輕松應對MIMO射頻測試的挑戰

　　滿(mǎn)足多通道射頻測試需求，比如MIMO標準和波束成形與直接發(fā)現應用，對現有儀器技術(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)越來(lái)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。