应对MIMO测试挑战

现代无线通讯系统对数据传输速率的要求越来越高，除了通过高阶调制或更大的信号带宽这样传统的方式来提高数据速率以外，还可以通过多天线技术来提高信道的容量。MIMO已经成为现代通讯标准必不可少的一部分。波束赋形(Beamforming)作为一种特殊的MIMO技术，可以将信号能量集中向某个方向发射，可以有效地提高小区边缘的覆盖。对于时分复用(TDD)系统(如TD-LTE)，由于上、下行信道频率相同、信道特性一致，波束赋形技术的优势尤为突出。同时MIMO系统的实现和测试，也成为通信行业的热点及难点。

1 MIMO基本原理

通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。利用多径衰落特性，可以在不改变带宽占用的情况下，成倍的增加系统的传输容量。

1.1 多天线系统

多天线系统有以下分类：

1.1.1 空间分集

空间分集对应于在不同的传输信道发送相对冗余的数据，这样可以提高系统的稳定性。

1.2.2 空分复用

空分复用不仅仅是为了增加系统的稳定性，同时也可以增加传输速率。为了提高传输速率，数据可以分成几个的数据流，在不同的天线上进行传输。空分复用的天线形式如图1所示：

图1：MIMO天线配置。

因为MIMO通过无线信道进行传输，不同的收发天线之间都存在相应的传输信道。同时由于每个传输路径的冲击响应的存在，因此不同的传输信道之间存在相互影响。通常发射信号会包含特殊部分，例如导频信号、或者称为参考信号，这些参考信号的时域、频域位置是固定的，信号内容也是固定的，因此接收机可以根据这些信号估计出每一条传输路径的信道特性从而得出传输矩阵H，进而可以得到不同天线的数据内容。空分复用还有闭环方式，即接收机会向发射机汇报信道状况，从而根据当前的信道质量调整发射端的编码方式，以适应时变的信道特性。

1.2.3 波束赋形

自适应天线阵列可以通过窄带波束实现空间分集。智能天线可包括切换式波束赋形和自适应波束赋形，可以用于所有的天线阵列系统以及MIMO系统，如图2所示：

图2：切换波束赋形和自适应波束赋形。