MIMO的应用及测量须知
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须知五：天线配置对信道路径相关具有显著影响。
在对接收机进行静态信道验证之后，可以使用诸如安捷伦新推出的PXB MIMO接收机测试仪，添加例如步行或车载速度模型的各种衰落，进行进一步验证。如前所述，信道中包括发射机天线和接收机天线。人们已经投入了大量精力，来研究如何建立天线配置变化对路径相关影响的模型。
如果只是为了进行证明，可以仅选取一些天线配置，但是如果为了设计或进行更彻底的性能比较，则应当使用更广泛的方案进行性能评估，这一点非常重要。使用Agilent PXB MIMO接收机测试仪(图5)可提供用户所需的灵活配置，并可计算各天线路径的相关因子。
图5：安捷伦的N5106A PXB MIMO接收机测试仪。
须知六：MIMO对载噪比的要求高于SISO。
在特定的信道环境中，信道容量将随着发射-接收对的数量呈线性增加，因此相对于SISO，MIMO能够得到更高的频谱效率。但是这是有代价的。在比较SISO和MIMO的性能时，首先要求所有发射信号具有相同功率。对于采用直接映射的MIMO信号，这相当于要求每个MIMO发射机的载噪比(CNR)至少要提高3dB，以获得相同的解调性能。如图6中左侧轴的文字所述。
如图6所示，由于MIMO信道引入了相互耦合，从左至右随着MIMO信道矩阵条件数的增大，所需的载噪比逐渐提高。矩阵条件数是一个标准的数学概念，表示特定MIMO信道容量的潜在增加。与本文相关的宣传资料中提供了关于如何计算矩阵条件数的详细信息。
同相(0°)耦合是MIMO接收机测试的第一步，这一步如同单信道灵敏度测试，它将验证训练信号中包含噪声时信道的恢复状况。当存在大量耦合时，由于处理精度不足在接收机信道估计时产生大量误差，将导致接收机性能比预期的下降更快。更进一步的测试是在耦合中增加延迟，即在OFDMA子载波中引入成比例的相位变化。
例如：一个信道条件数为10dB的MIMO信号的CNR要求比SISO信号大约高7dB，才能达到相同的BER。当然，MIMO信号承载2倍于SISO的数据量。
图6：结果表明MIMO需要比SISO更高的载噪比。
如图6所示，在Agilent 89600 VSA上显示呈V字型的EVM轨迹，表示在OFDM信号中的时延。在该实例中，首先调整了信号幅度，确保看到测量噪声，使得EVM(RCE)值上升。通过图5下面的中间及右边两张轨迹图可以清楚地看到随着条件数变差EVM上升的对应关系。
须知七：一个器件的失真将影响到所有耦合码流。
在直接映射中测量是针对各个发射机输出端分别进行的，由模拟器件(如放大器或混频器)产生的失真只会影响到它所处理的这一路码字(流)。但是，如果数据信号经过预编码，比如使用LTE中码本1或码本2预编码，所有码字将共用模拟器件，那么任何一个模拟器件的失真都将影响到所有码流。
为了产生图7中的测量结果，可对一个MIMO信号使用LTE码本1的1，1，1，-1进行预编码，或者对该信号采用WLAN的空间扩展方式。然后对其中一个接收机放大器的增益进行调整，直到ADC产生限幅。
左列是去除耦合前的两路信号。此处可以看到由于相关干扰造成的一种非正常的MIMO测量结果。QPSK显示为一个3×3的星座，被称之为“星座的星座”。尽管如此，也可以看出，在下面一路信号上，带有上面那一路信号所没有的某种失真。
中间一列中两个信号已经分开，均为QPSK信号，但是需要注意，这两个信号都带有失真，而在前面信号中有一个并没有失真。最后，右边一列显示了一组发射分集信号，馈送过程中其中一个发射机有失真。需要注意的一点是，两个信号显示都没有失真。这表明仅仅测量完全解码的分集信号会掩盖物理硬件所带来的问题。
图7：在左列中可以看到一个信道分量的失真只影响下面的轨迹。中间一列的空间复用信号则显示两个数据流都有失真。右列的迹线表明当采用分集技术而不是空间复用时，失真将被消去。
本文小结
对于无线电工程师来说，MIMO是对现有发射技术的有益补充。本文介绍了MIMO运用和测量的关键问题，安捷伦设计及测试方案可以帮助您确保接收机和发射机能够正常工作。
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