无线通信的未来始于今天的MIMO：WiMAX、HSPA+和LTE测试挑战

通过使用天线――或者实现更定量的衡量，信道仿真器――有可能导出一个精确的信道模型。这能够帮助人们在设计发射器的时候以经过校准的接收器为基准，判断各种信道条件下信号传输是否是可靠的。同样的，采用不同的信道模型也可以测试接收器。采用任意波形发生器或者实时信道仿真器将一定的信道失真加载到标准波形上，就可以产生这些信号。

由于MIMO系统的性能取决于信道的行为，因此必须使用多种不同的信道模型对发射器和接收器进行测试――既包含预定义的标准，也包含用户定义的模型――确保设计能够在各种环境下保持稳定的性能。图3给出了一种典型的配置。根据待测设备是发射器还是接收器，其中的2820型矢量信号分析仪（VSA）和2920型矢量信号发生器（VSG）可以被发射器或接收器所取代。

矩阵条件和奇异值：与EVM一样，矩阵条件数也是表征发射器性能的一个很好的指标。它实际上衡量的是每个空间流的正交情况。例如，如果采用电缆将VSA与发射器相连，那么矩阵条件应该接近于一（即0dB）。如果不是这样，那么发射器可能产生了一些流间干扰，原因可能来自于DSP内的数学误差或者射频部分的问题。由于矩阵条件是最大奇异值的比，因此通过选择奇异值测量就可以检查每条码流的奇异值。常用的测量方法是监测矩阵条件数直到出现一个不正常的大值，然后转而监测真正的奇异值，得到矩阵的解。图2(b)将信道响应和矩阵条件做了对比。

码流性能
我们可以通过多种方法分析各条发射码流的性能。
测量一段时间：测量一段时间内的EVM、幅值或者频率误差能够帮助我们找出与每路射频的时间行为相关的问题。例如，某个射频发射器FPGA中的一个毛刺可能导致EVM出现周期性的误差。

图3 WiMAX将所有合而为一

在基于正交频分多路复用的并行符号传输方式下，时间增量通常是指OFDM符号周期（图3的横轴），每个时间增量包含成千上万个符号。例如，WiMAX（802.16e）在每个OFDM符号周期内能够传输128～2048个符号。图3的纵轴标识为子信道（subchannel）。这些子信道并非真正的物理信道，而是每个OFDM符号周期内传输的成组的并行符号。通过这类符号图就可以定义802.16e信号是如何构成的以及它的时间行为如何。
调制质量频率：测量EVM或幅值与频率的关系能够帮助我们找出带内问题，例如可能由射频内部的时钟产生的低水平寄生干扰。

波束赋形
MIMO的一个重要优势――也是其最初的用途之一――就是能够通过一种称为波束赋形（beam forming）的过程将射频能量定向到特定的用户。很多商用系统的标准都支持MIMO波束赋形或者闭环MIMO。虽然波束赋形的优势在于能够为用户提供更大的容量，但是它增加了设备的复杂性，因为需要采用阵列式的发射器、接收器和天线来控制发射信号的方向和形状，这本身取决于信道环境。人们采用诸如信道声探（channel sounding）之类的技术对信道建模，然后构建出正确的码流相位和幅值。测试设备需要扩展到8×8的架构，使其能够控制每个信号源的相位和幅值，根据计算出的信道信息构建所需的射频发射码型。

结束语
在从模拟传输技术转向数字传输技术的过程中，MIMO是商用射频技术最重要的发展趋势之一。所有下一代通信标准都是基于MIMO的，这为商用通信设备的设计者们提出了很多新的挑战。随着用户需要越来越多的服务和越来越可靠的链接，MIMO系统将会围绕诸如波束赋形之类的技术而向前发展，增加一台设备中的发射器、接收器和天线数量。