无线MIMO架构测试的不同种类及开发策略

来源：吉时利仪器公司

引言

有限的带宽和不断增加的新的无线服务的需求为通信领域新技术的采用开辟了道路，这些非传统技术有效提升了数据容量。新采用的这些技术中的一种就是利用多天线设计的多输入、多输出（MIMO）系统架构。MIMO利用了发送和接收天线之间的空间分集技术——由信号衰落和多径环境引起的多信号路径产生——来增加数据吞吐量而无须额外的增加带宽。但相比传统的单流架构MIMO，系统复杂度增加了许多，带来了更大的测试挑战，需要独特的设备和测试方法。

本文介绍了MIMO测量的不同种类，包括噪声和干扰对于信道的损害，并提供一些图片示例方便大家对于测量结果的理解。

对于新近的无线通信标准，高数据吞吐量是最基本的要求，这些新标准MIMO都有参与，包括IEEE 802.11n WLAN、IEEE 802.16e移动WiMAX Wave 2和3GPP长期演进（LTE）。这些新系统都结合了MIMO和OFDM或者OFDMA（正交频分多址接入）的采用，来实现在不增加信道带宽的前提下增加数据吞吐量。

SISO与MIMO比较

在传统的单输入、单输出（SISO）通信系统中（如图1a所示），例如，传统的IEEE 802.11a/b/g无线局域网络（WLAN）系统，一个无线链路采用了单发射器和单接收器。也许会在每个通信链路终端上采用多个天线，但在同一时刻只有一套天线被采用，并只有一个载波传输单流的数据。在理想的通信信道中，无线信号从发射器到接收器只通过单一路径传输，但无线信道中的障碍物（比如楼宇和各种地形）和移动影响产生了多径效应，因此，接收器会接收到多个信号。反射的信号由于相比直接传输的信号传播路径更长，会受到衰减和延迟的影响。因为传输路径的不同，这些反射信号的相位也各不相同。因此，接收机信号的重建面临难度，会造成接收信号强度的波动。较强的多径效应会降低吞吐量或者造成数据丢失。

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图1 传统的SISO架构的无线信号链路（a），采用一对天线在同一时间进行发射和接收而MIMO系统（b）同时采用多信号和多天线

因为在指定通信信道中，OFDM通常与MIMO进行组合来增强数据吞吐量，所以在探讨MIMO概念之前理解OFDM是非常重要的。例如，OFDM在 IEEE 802.11g (Wi-Fi)和IEEE 802.16e WiMAX系统中得到了采用。在MIMO的基础上，采用OFDM可以进一步提升数据吞吐量，而无须增加带宽或改变调制阶数——比如从16QAM变成 64QAM系统。

采用OFDM调制的无线信号本质上是由一系列相互正交的子载波构成的，这些子载波彼此形成了最佳的隔离，因此一个调制后的子载波处于最大功率时，其临近调制后子载波正好处于过零点或功率最小处，而一些子载波作为