虹科教您 | 如何實現(xiàn)5G和WiFi 6E網(wǎng)絡(luò)？虹科助力部署可編程測試系統(tǒng)（二）

01 優(yōu)勢

長期以來，蜂窩技術(shù)利用MIMO實現(xiàn)空間分集來應(yīng)對衰落問題，空間分集使用不同的信道將相同的信息流從發(fā)射天線傳輸?shù)浇邮仗炀€，在發(fā)射端和接收端使用多個天線沿多條無線電路徑并行發(fā)送冗余數(shù)據(jù)，可提高鏈路可靠性和距離。在多條不同路徑上傳輸同一信號可利用分集增益，而在不同路徑上傳輸多個信號可提供復(fù)用增益。多用戶MIMO（MU-MIMO）利用多路復(fù)用增益向不同的接收機發(fā)送獨立的信息流。

這種空間復(fù)用技術(shù)是大規(guī)模MIMO的基本理論——通過狹窄的空間聚焦波束，利用大量并發(fā)傳輸?shù)接脩艚K端。該系統(tǒng)大規(guī)模利用了分集和復(fù)用增益，在不使用額外帶寬或發(fā)射功率的情況下提高了容量。然而，與傳統(tǒng)的MU-MIMO系統(tǒng)相比，mMIMO具有更高的吞吐量、抗噪聲性、能量效率、鏈路穩(wěn)定性和天線相關(guān)性，并且具有更低的誤比特率（BER）。導(dǎo)頻序列允許通過發(fā)送快速信號在接收機處進行快速信道估計，然而，由于系統(tǒng)依賴于精確的CSI，在多個同信道小區(qū)中反復(fù)使用這些序列可能會降低系統(tǒng)性能。

02 MIMO測試

雖然MU-MIMO和mMIMO在鏈路可靠性、頻譜效率和吞吐量方面具有相當大的優(yōu)勢，但對它們進行測試是非常復(fù)雜的，尤其是與傳統(tǒng)SISO系統(tǒng)相比。例如，在基本的WiFi SISO設(shè)置中，流量生成器通過接入點（AP）向站點（STA）或客戶端設(shè)備發(fā)送流量，其中，從AP發(fā)送的數(shù)據(jù)通過可編程的衰減器發(fā)送到STA以生成業(yè)務(wù)分析。而在MIMO系統(tǒng)中，需要多條射頻路徑，以及用于上行鏈路和下行鏈路測試的多徑模擬器和雙向設(shè)備，這樣，通過導(dǎo)電測試可以有效可靠地重建射頻環(huán)境。

首先，將脈沖測試信號發(fā)送到被測MIMO設(shè)備（DUT），并且測試信號的部分可以從DUT的每個天線發(fā)送到一個或多個測試天線，根據(jù)測試設(shè)置，DUT天線可配置為發(fā)送上行鏈路信號和接收組合下行鏈路信號，而測試天線接收組合上行鏈路信號和發(fā)送下行鏈路信號，反之亦然。為了模擬真實環(huán)境，測試天線連接到可編程射頻衰減器或射頻衰減矩陣，該矩陣模擬DUT和測試天線之間的不同距離。

對于4x4 MIMO DUT，衰減矩陣必須至少有四個輸入，當然，這會隨著8T8R、16T16R、64T16R等的增加而增加?？删幊趟p器連接到一個或多個雙向巴特勒矩陣，以組合MIMO信號，并逐步改變以測量路徑損耗上的吞吐量。為了測試多徑效應(yīng)，信道模擬器可以與衰減器矩陣一起使用，以更準確地重復(fù)真實的傳播環(huán)境。

每個MIMO測試系統(tǒng)都有細微的不同，例如，可以選擇無源巴特勒矩陣，因為它能夠連接具有不同天線數(shù)的設(shè)備。開關(guān)矩陣本身可以進行扇出、扇入或完全扇出操作，扇出矩陣將每個輸入端口連接到有限數(shù)量的輸出，在這種拓撲結(jié)構(gòu)中，輸入信號可以通過功率分配器進行分割，并通過開關(guān)饋送到輸出端。開關(guān)本身限制到輸出的路徑數(shù)。然而，在一個完整的扇出矩陣中，所有的輸入都與輸出同時連接。輸入饋電信號通過其單獨的數(shù)字衰減器進行分離和衰減，并在輸出端進行組合，多條路徑可以同時運行這些輸入信號，這樣，輸出端口可以共享輸入。

多路徑模擬器還可以利用各種信道模型進行更精確的流量分析。一些WiFi MIMO測試提供2.4GHz或5GHz巴特勒矩陣塊之間的可選切換，隨著這些系統(tǒng)的天線數(shù)量和頻率的增長，這些系統(tǒng)變得越來越難以進行精確測試。下一代無線網(wǎng)絡(luò)中的許多射頻環(huán)境的導(dǎo)電測試本質(zhì)上是不同的，并且根據(jù)使用情況具有高度的特異性，可重編程射頻設(shè)備使工程師能夠在定制測試程序中具有一定程度的靈活性。

03 解決方案

在基于USB的測試設(shè)備和可編程測試設(shè)備的現(xiàn)代測試環(huán)境中，工程師們發(fā)現(xiàn)測試配置和可編程性變得更加靈活。對于頻帶、信道模型、信道數(shù)量和測試參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化的現(xiàn)代切換和MIMO測試系統(tǒng)來說尤其如此。在這個動態(tài)測試空間中，模塊化、可定制和可重構(gòu)的測試系統(tǒng)是關(guān)鍵。

虹科USB控制的數(shù)字衰減器可以在用戶的測試系統(tǒng)中直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）或其他程序（如LabVIEW、Linux、Python等）中輕松實現(xiàn)掃描衰減斜坡和衰減剖面。因為現(xiàn)代無線測試行業(yè)不斷受到新版本、不斷發(fā)展的規(guī)范和不斷變化的技術(shù)的影響，這種可重構(gòu)性變得至關(guān)重要。

對于MIMO測試系統(tǒng)來說，功能和模塊化至關(guān)重要，選擇適合測試頻率范圍的寬帶系統(tǒng)是非常重要的，這不僅針對短期測試設(shè)置，還需要能適應(yīng)不斷增加的頻譜的測試系統(tǒng)，具有更多輸入和輸出通道以及完全扇出配置的系統(tǒng)可以在當前和未來的MIMO測試中提供必要的靈活性。為了準確模擬真實世界中的信號衰減，衰減的準確性非常重要，較小的0.1dB衰減階躍允許更高分辨率的衰落剖面，高功率處理可以讓測試系統(tǒng)在實驗過程中更好地模擬真實信號強度。所有這些參數(shù)都是射頻模擬器、切換矩陣、切換和MIMO測試系統(tǒng)的決定性因素。

除了這些參數(shù)，可配置性是關(guān)鍵。無論射頻設(shè)備是移相器、衰減器還是開關(guān)，對任何和所有這些組件進行的相同調(diào)整都需要通過單一平臺輕松完成，這將測試系統(tǒng)中人為錯誤的風(fēng)險降至最低，一個直觀的用戶界面，讓工程師可以隨時更改設(shè)備設(shè)置，減少學(xué)習(xí)時間。

虹科HK-LDA-908V：1–8000MHz高分辨率數(shù)字衰減器

虹科HK-LDA-908V同時提供USB和以太網(wǎng)接口，USB端口使用HID接口，以避免通過USB實現(xiàn)的舊串行或IEEE-488接口時存在的問題，用戶無需安裝驅(qū)動程序，并且可以輕松地在任何支持USB HID設(shè)備的系統(tǒng)上使用，包括使用Linux或類似操作系統(tǒng)的低成本嵌入式計算機。以太網(wǎng)接口可配置為靜態(tài)IP或DHCP，并能夠分配HTTP端口。

虹科HK-LDA-908V數(shù)字衰減器是一種高度精確的雙向50歐姆步進衰減器，提供從1-8000MHz的校準衰減，步長為0.1dB，在90dB的控制范圍內(nèi)，典型精度<0.25dB。虹科衰減器可直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）為固定衰減、掃掃描衰減和衰減曲線輕松編程，對于希望開發(fā)自己界面的用戶，虹科提供LabVIEW驅(qū)動程序、Windows API DLL文件、Linux驅(qū)動程序、Python示例等。

特征

可靠且可重復(fù)的固態(tài)數(shù)字衰減

包括GUI、Windows和Linux SDK、LabVIEW驅(qū)動程序

USB和以太網(wǎng)接口

可配置靜態(tài)IP或DHCP

可編程掃描衰減和衰減曲線

直接從PC或自供電集線器操作多臺設(shè)備

易于攜帶的USB供電設(shè)備

應(yīng)用

WiFi、WiFi 6E、3G、4G、5G、LTE、微波無線電衰落模擬

工程/生產(chǎn)測試

自動測試設(shè)備（ATE）