多入多出(MIMO)技術是指同時在發射機和接收端使用多根天線，以提高頻譜效率。該方法可以極大地改善無線局域網或者蜂窩技術，例如WiMAX或者LTE解決方案的性能。通過利用MIMO技術，用戶可以獲得直接范圍或者吞吐率等優點。因此，MIMO在許多未來的無線通信系統中發揮重要的作用。但是，這些優點并非完美無缺。一個MIMO系統需要多臺接收機和發射機，這會產生附加成本，并且增加系統復雜度。為了實現更好的性能，MIMO測試在進行多信道測試時的要求更復雜、規范更嚴格、測試成本更高，所需要的測試時間也更長。

　　本文提供一些MIMO功率測量的要點及建議，能夠降低測試成本、縮短測試時間，以及提高測試精度。

　　MIMO系統中的信號在分配的時隙內包含調制射頻信號的猝發信號，因此對功率測量的主要要求就是能夠精確、可重復和快速地測量猝發內或者猝發門控部分的峰值、均值、峰值-均值功率比。仔細選擇適當的功率測量工具及方法，可以確保滿足嚴格的MIMO規范。

　　測量能力

　　市場上有多種功率測量工具可供使用。首先，我們必須確定需要什么測量功能，以便選擇適當的工具。對于研發應用，需要進行高度復雜的分析，因此，我們需要可執行各種測量功能的功率計。除常規的平均功率測量之外，峰值功率計通過查看功率計屏幕上的功率猝發包絡，可以測量猝發門控部分的峰值、均值或者峰值-均值功率比。

　　此外，用戶可以使用互補累計分布函數(CCDF)統計分析，以確保MIMO系統組件不會受到正交頻分復用(OFDM)信號高峰值功率的壓縮。這種功率計的一個良好示例就是安捷倫P系列功率計(圖1)。

　　另一方面，在制造測試中需要進行較低復雜度的測量，并且通常只對猝發平均功率進行簡單的pass/fail測試。制造商主要關心在最短時間內生產出產品，并保持低成本。在這種情形下，簡單的低成本USB功率傳感器(例如安捷倫U2000系列)可能是提供經濟高效和省時功率測量解決方案的理想選擇(表1)。

　　提高精度

　　MIMO測量的關鍵參數之一就是測量射頻猝發或者子幀過程中的信道功率。此參數測量僅在發送信號期間進行，通常稱為猝發功率。為了獲得可重復和精確的猝發功率，捕捉穩定、一致的猝發信號非常關鍵。

　　可用多種觸發方式進行穩定的捕捉。三種常見的功率計觸發方式包括：被測設備(DUT)提供的外部觸發信號，其他同步源或者被測信號的幅度電平。

　　外部觸發源是最常用和首選的觸發機制，因為它可以提供最強健的觸發形式，以便將該儀器采集的數據與所測量的射頻猝發信號同步。對于基站測量，可從基站本身獲得外部觸發源。而對于MIMO組件測量，可從提供激勵波形的信號發生器中獲得外部觸發信號。

　　一旦實現可靠的觸發，可用功率計捕捉穩定的猝發信號。然后可以配置功率計，以精確、可靠地捕捉整個猝發的峰值或者平均功率、前導功率或者空閑時間。

　　P系列功率計支持以上所有三種觸發方法，以高精度采集功率測量值，誤差小于0.2dB。對于U2000系列USB功率傳感器，需要使用外部觸發源捕捉OFDM信號高峰-均值功率比(PAPR)特性的猝發平均功率。與其他功率測量解決方案相比，可用這些傳感器獲得最適合的精度(圖2)。

　　多信道并行測試

　　MIMO系統中發射機和接收機數目的增加會導致測試時間和測試系統復雜度的增加。由于測試成本與測試時間成正比，因此可將費時的功率測試從昂貴的信號分析系統中分離出來，轉移到更具經濟效益的功率測量系統。然后，可在兩個系統上進行并行測試，以使多信道設備的測試時間和增加的成本最小化。典型信號分析系統需要花費30,000多美元，而典型的高性能峰值功率計大約只花費11,000美元，同時擁有可提高MIMO功率測量精度的附加優點。

　　獲得更快的速度

　　現代功率計整合了各種配置，以優化測量精度或速度。有三種常用方法可以優化速度，其中每種方法各有自己的優缺點：

　　最常用的方法就是默認模式，該模式應用正常的速度并根據測量的功率電平自動設置平均值數。本方法提供最佳精度和可重復性。測量速度取決于所選擇的平均值數，低功率測量的速度也較慢。通常，這種方法相對于其他兩種方法而言，速度最慢。

　　可以使用帶有觸發計數命令的功率計緩沖存儲器實現更快的測量速度。功率計的存儲器通常填充最新測量數據，直到預定緩沖大小充滿為止。然后，用簡單的“提取”命令返回測量值。該方法相對于前一種方法而言速度更快，但是由于處理的采樣數據更少，精度會稍微降低。

　　第三種方法提供最快的功率測量速度。由于采用雙通道二極管架構，并完全在二極管IV曲線(電流-電壓特性曲線)的平方律區域內運行，因而功率計能夠將猝發功率轉換為比例電壓波形，以便快速地進行信號處理。因此，功率計可提供極其快速和精確的猝發平均功率測量，每次讀數可小于10ms。

　　前兩種方法可用于P系列功率計，而最后一種方法可在U2000系列USB功率傳感器內實施。

　　本文小結

　　安捷倫P系列功率計和U2000系列USB功率傳感器是一種理想的解決方案，可以滿足嚴格的MIMO功率測量需求。P系列提供最佳MIMO猝發功率測量精度，而U2000系列有助于降低成本和提高MIMO測量速度。