- 七條MIMO運用和測量的關鍵問題介紹

使用單輸入分析儀可完成最精確的射頻相位和定時測量。如果利用功率合成器將多個輸入饋送到單輸入分析儀，如圖4所示，對信號進行解調(diào)并將符號對準后，得到相對定時及射頻相位測量值。這一方法完全消除了附加設備的影響，測量分辨率分別達到次納秒級和度。

DL2×1 STC（時空碼）或2×2 MIMO

2個發(fā)射機功率合成器信號分析儀發(fā)射信號通過功率合成器后進行解調(diào)，恢復定時和相位關系

圖4：使用單端口輸入的MXA頻譜分析儀和功率合成器進行交叉信道的射頻頻率和相位測量。

須知五：天線配置對信道路徑相關具有顯著影響。

在對接收機進行靜態(tài)信道驗證之后，可以使用諸如安捷倫新推出的PXB MIMO接收機測試儀，添加例如步行或車載速度模型的各種衰落，進行進一步驗證。如前所述，信道中包括發(fā)射機天線和接收機天線。人們已經(jīng)投入了大量精力，來研究如何建立天線配置變化對路徑相關影響的模型。

如果只是為了進行證明，可以僅選取一些天線配置，但是如果為了設計或進行更徹底的性能比較，則應當使用更廣泛的方案進行性能評估，這一點非常重要。使用Agilent PXB MIMO接收機測試儀（圖5）可提供用戶所需的靈活配置，并可計算各天線路徑的相關因子。

圖5：安捷倫的N5106A PXB MIMO接收機測試儀。

須知六：MIMO對載噪比的要求高于SISO。

在特定的信道環(huán)境中，信道容量將隨著發(fā)射-接收對的數(shù)量呈線性增加，因此相對于SISO，MIMO能夠得到更高的頻譜效率。但是這是有代價的。在比較SISO和MIMO的性能時，首先要求所有發(fā)射信號具有相同功率。對于采用直接映射的MIMO信號，這相當于要求每個MIMO發(fā)射機的載噪比（CNR）至少要提高3dB，以獲得相同的解調(diào)性能。如圖6中左側(cè)軸的文字所述。

如圖6所示，由于MIMO信道引入了相互耦合，從左至右隨著MIMO信道矩陣條件數(shù)的增大，所需的載噪比逐漸提高。矩陣條件數(shù)是一個標準的數(shù)學概念，表示特定MIMO信道容量的潛在增加。與本文相關的宣傳資料中提供了關于如何計算矩陣條件數(shù)的詳細信息。

同相（0°）耦合是MIMO接收機測試的第一步，這一步如同單信道靈敏度測試，它將驗證訓練信號中包含噪聲時信道的恢復狀況。當存在大量耦合時，由于處理精度不足在接收機信道估計時產(chǎn)生大量誤差，將導致接收機性能比預期的下降更快。更進一步的測試是在耦合中增加延遲，即在OFDMA子載波中引入成比例的相位變化。

例如：一個信道條件數(shù)為10dB的MIMO信號的CNR要求比SISO信號大約高7dB，才能達到相同的BER。當然，MIMO信號承載2倍于SISO的數(shù)據(jù)量。

圖6：結(jié)果表明MIMO需要比SISO更高的載噪比。

如圖6所示，在Agilent 89600 VSA上顯示呈V字型的EVM軌跡，表示在OFDM信號中的時延。在該實例中，首先調(diào)整了信號幅度，確保看到測量噪聲，使得EVM（RCE）值上升。通過圖5下面的中間及右邊兩張軌跡圖可以清楚地看到隨著條件數(shù)變差EVM上升的對應關系。

須知七：一個器件的失真將影響到所有耦合碼流。

在直接映射中測量是針對各個發(fā)射機輸出端分別進行的，由模擬器件（如放大器或混頻器）產(chǎn)生的失真只會影響到它所處理的這一路碼字（流）。但是，如果數(shù)據(jù)信號經(jīng)過預編碼，比如使用LTE中碼本1或碼本2預編碼，所有碼字將共用模擬器件，那么任何一個模擬器件的失真都將影響到所有碼流。

為了產(chǎn)生圖7中的測量結(jié)果，可對一個MIMO信號使用LTE碼本1的1，1，1，-1進行預編碼，或者對該信號采用WLAN的空間擴展方式。然后對其中一個接收機放大器的增益進行調(diào)整，直到ADC產(chǎn)生限幅。

左列是去除耦合前的兩路信號。此處可以看到由于相關干擾造成的一種非正常的MIMO測量結(jié)果。QPSK顯示為一個3×3的星座，被稱之為“星座的星座”。盡管如此，也可以看出，在下面一路信號上，帶有上面那一路信號所沒有的某種失真。

中間一列中兩個信號已經(jīng)分開，均為QPSK信號，但是需要注意，這兩個信號都帶有失真，而在前面信號中有一個并沒有失真。最后，右邊一列顯示了一組發(fā)射分集信號，饋送過程中其中一個發(fā)射機有失真。需要注意的一點是，兩個信號顯示都沒有失真。這表明僅僅測量完全解碼的分集信號會掩蓋物理硬件所帶來的問題。