無線局域網(wǎng)MIMO測試方案

　　MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）即多輸入多輸出技術(shù)，可以在不增加帶寬或總發(fā)射功率的情況下大幅提高系統(tǒng)的吞吐量和傳送距離，因此在LTE、802.11ac等諸多新技術(shù)中被廣泛采用。在產(chǎn)品端，幾乎所有的企業(yè)級AP、配置WLAN的平板和智能家電都采用了MIMO天線。

　　IEEE在802.11n標準中引入4×4 MIMO技術(shù)，在802.11ac標準中擴展到支持最多8×8MIMO天線。在802.11ac標準中高速數(shù)據(jù)速率（理論最高速率6.93Gbps）不僅通過更寬的信號帶寬（80MHz/160MHz）、更高階的調(diào)制方式（256QAM）實現(xiàn)，而且通過更多的MIMO天線以及波束成型、多用戶MIMO（MU-MIMO）等先進的天線技術(shù)實現(xiàn)。

　　更高的信道利用率是要付出代價的，MIMO系統(tǒng)除了增加天線、收發(fā)器、數(shù)字信號處理器等硬件成本和設計復雜度外，還帶來了系統(tǒng)性能驗證的挑戰(zhàn)。MIMO性能實現(xiàn)的基本要求是各個通路之間信號不相關(guān)，有良好的隔離度，以及多路信號在基帶和射頻都有嚴格的時鐘同步。這些要求都只有在MIMO系統(tǒng)實際的工作狀態(tài)下，同時觀察所有的天線通路才可以驗證。單路輪流發(fā)射、外置功分器或開關(guān)都無法驗證系統(tǒng)實際的射頻性能。因為需要多套矢量信號分析儀（VSA）同時分析信號，以及多套矢量信號源（VSG）同時發(fā)射信號，MIMO測試的復雜度和成本都比單收單發(fā)（SISO）系統(tǒng)顯著高。PXI系列儀表常常通過增加機箱板卡實現(xiàn)，但這樣帶來的問題除了維護復雜外，一套MIMO測試系統(tǒng)也無法靈活的拆分使用。對于很多研發(fā)客戶，常常需要靈活配置測試資源，將所有測試資源集中到一套不可拆分的硬件系統(tǒng)里顯然不利于實際使用。

　　萊特波特公司依托WLAN測試領域豐富的行業(yè)經(jīng)驗，提出靈活的MIMO測試儀表配置方案。目前主流的WLAN測試儀表IQxel即可以單獨使用，也可以通過簡單的時鐘同步和觸發(fā)連接組成MIMO測試系統(tǒng)。IQxel160和IQxel280由于包括了兩套VSA和VSG硬件資源，一臺儀表就可以進行2×2MIMO測試。IQxel系列儀表的配置如下表所示：

　　注：IQxel可以選件支持藍牙1.0~4.0，Zigbee，DECT測試

　　下面分別介紹萊特波特多儀表和單儀表的MIMO測試方案。

　　多臺IQxel的MIMO測試方案。

　　在測試N×N MIMO信號時，只需要將N臺IQxel組合在一起就可以執(zhí)行MIMO信號的Tx和Rx測試。其中一臺IQxel配置MIMO分析選件作為主單元，輸出時鐘同步和觸發(fā)信號。IQxel儀表本身可以提供精確的時鐘同步和觸發(fā)信號，因此不需要外置的同步時鐘。系統(tǒng)配置如圖所示：

　　圖1：IQxel儀表組成的靈活的MIMO測試方案

　　發(fā)射機測試時，用戶只需要登錄主單元的界面就可以查看所有的測試結(jié)果。即可以查看單條支路信號帶寬內(nèi)所有的時域、頻域、調(diào)制域結(jié)果，也可以查看所有支路對比的結(jié)果，這樣便于快速發(fā)現(xiàn)某一條支路可能存在的問題。一款3天線AP的MIMO測試結(jié)果如下圖所示：

　　圖2： 3×3 MIMO測試結(jié)果

　　接收機測試中，通過在主控單元的設置，IQxel80組成的MIMO系統(tǒng)可以在所有的下行通路播放802.11n標準規(guī)定的MCS0~MCS31信號，以及802.11ac標準規(guī)定的MCS0到MCS9信號。除了播放標準的WLAN MIMO信號外，IQxel還可以加載客戶自定義的波形文件。在IQxel界面中，客戶也可以方便的生成各種數(shù)據(jù)速率（MCS）、數(shù)據(jù)包長度、信道帶寬、天線數(shù)等參數(shù)的MIMO信號。由于采用了不同的儀表發(fā)射下行信號，而且不需要合路器等器件，IQxel的MIMO系統(tǒng)信號之間有非常好的隔離度。

　　如果需要測試11ac草案中160MHz或者80+80MHz信號，客戶需要使用IQxel160搭建MIMO測試系統(tǒng)。IQxel160可以分析和發(fā)射連續(xù)160MHz以及任意間隔的80+80MHz 11ac信號。

　　單臺IQxel的MIMO測試方案

　　IQxel160是萊特波特針對芯片和研發(fā)客戶推出的測試儀表，支持802.11ac草案中定義的連續(xù)和非連續(xù)160MHz信號分析。IQxel160中配備兩套VSA和VSG硬件資源，除了可以分析160MHz 11ac信號，還可以分析20MHz、40MHz和80MHz的2×2MIMO信號。儀表內(nèi)部可以實現(xiàn)兩套硬件資源的同步和觸發(fā)。無需額外的配置，用戶即可快速實現(xiàn)2×2MIMO測試。

　　IQxel280是萊特波特針對生產(chǎn)線的高吞吐量并行測試方案。IQxel280內(nèi)部也配置了兩套VSA和VSG硬件資源，單臺儀表就可以進行80MHz以下信號的2×2MIMO測試。

　　單臺IQxel的MIMO測試方案如下圖所示：

　　圖3：IQxel160和IQxel280 MIMO測試方案

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作者簡介：

　　呂文先生2007年畢業(yè)于北京郵電大學，獲得電磁場與微波技術(shù)碩士學位。長期從事無線電測量、電磁兼容和自動測試系統(tǒng)開發(fā)的工作。現(xiàn)就職于萊特波特公司現(xiàn)場服務部門，負責無線局域網(wǎng)測試儀器的應用推廣、技術(shù)支持和測試方案設計等工作。

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