虹科教您 | 如何实现5G和WiFi 6E网络？虹科助力部署可编程测试系统（二）

01 优势

长期以来，蜂窝技术利用MIMO实现空间分集来应对衰落问题，空间分集使用不同的信道将相同的信息流从发射天线传输到接收天线，在发射端和接收端使用多个天线沿多条无线电路径并行发送冗余数据，可提高链路可靠性和距离。在多条不同路径上传输同一信号可利用分集增益，而在不同路径上传输多个信号可提供复用增益。多用户MIMO（MU-MIMO）利用多路复用增益向不同的接收机发送独立的信息流。

这种空间复用技术是大规模MIMO的基本理论——通过狭窄的空间聚焦波束，利用大量并发传输到用户终端。该系统大规模利用了分集和复用增益，在不使用额外带宽或发射功率的情况下提高了容量。然而，与传统的MU-MIMO系统相比，mMIMO具有更高的吞吐量、抗噪声性、能量效率、链路稳定性和天线相关性，并且具有更低的误比特率（BER）。导频序列允许通过发送快速信号在接收机处进行快速信道估计，然而，由于系统依赖于精确的CSI，在多个同信道小区中反复使用这些序列可能会降低系统性能。

02 MIMO测试

虽然MU-MIMO和mMIMO在链路可靠性、频谱效率和吞吐量方面具有相当大的优势，但对它们进行测试是非常复杂的，尤其是与传统SISO系统相比。例如，在基本的WiFi SISO设置中，流量生成器通过接入点（AP）向站点（STA）或客户端设备发送流量，其中，从AP发送的数据通过可编程的衰减器发送到STA以生成业务分析。而在MIMO系统中，需要多条射频路径，以及用于上行链路和下行链路测试的多径模拟器和双向设备，这样，通过导电测试可以有效可靠地重建射频环境。

首先，将脉冲测试信号发送到被测MIMO设备（DUT），并且测试信号的部分可以从DUT的每个天线发送到一个或多个测试天线，根据测试设置，DUT天线可配置为发送上行链路信号和接收组合下行链路信号，而测试天线接收组合上行链路信号和发送下行链路信号，反之亦然。为了模拟真实环境，测试天线连接到可编程射频衰减器或射频衰减矩阵，该矩阵模拟DUT和测试天线之间的不同距离。

对于4x4 MIMO DUT，衰减矩阵必须至少有四个输入，当然，这会随着8T8R、16T16R、64T16R等的增加而增加。可编程衰减器连接到一个或多个双向巴特勒矩阵，以组合MIMO信号，并逐步改变以测量路径损耗上的吞吐量。为了测试多径效应，信道模拟器可以与衰减器矩阵一起使用，以更准确地重复真实的传播环境。

每个MIMO测试系统都有细微的不同，例如，可以选择无源巴特勒矩阵，因为它能够连接具有不同天线数的设备。开关矩阵本身可以进行扇出、扇入或完全扇出操作，扇出矩阵将每个输入端口连接到有限数量的输出，在这种拓扑结构中，输入信号可以通过功率分配器进行分割，并通过开关馈送到输出端。开关本身限制到输出的路径数。然而，在一个完整的扇出矩阵中，所有的输入都与输出同时连接。输入馈电信号通过其单独的数字衰减器进行分离和衰减，并在输出端进行组合，多条路径可以同时运行这些输入信号，这样，输出端口可以共享输入。

多路径模拟器还可以利用各种信道模型进行更精确的流量分析。一些WiFi MIMO测试提供2.4GHz或5GHz巴特勒矩阵块之间的可选切换，随着这些系统的天线数量和频率的增长，这些系统变得越来越难以进行精确测试。下一代无线网络中的许多射频环境的导电测试本质上是不同的，并且根据使用情况具有高度的特异性，可重编程射频设备使工程师能够在定制测试程序中具有一定程度的灵活性。

03 解决方案

在基于USB的测试设备和可编程测试设备的现代测试环境中，工程师们发现测试配置和可编程性变得更加灵活。对于频带、信道模型、信道数量和测试参数经常发生变化的现代切换和MIMO测试系统来说尤其如此。在这个动态测试空间中，模块化、可定制和可重构的测试系统是关键。

虹科USB控制的数字衰减器可以在用户的测试系统中直接从附带的图形用户界面（GUI）或其他程序（如LabVIEW、Linux、Python等）中轻松实现扫描衰减斜坡和衰减剖面。因为现代无线测试行业不断受到新版本、不断发展的规范和不断变化的技术的影响，这种可重构性变得至关重要。

对于MIMO测试系统来说，功能和模块化至关重要，选择适合测试频率范围的宽带系统是非常重要的，这不仅针对短期测试设置，还需要能适应不断增加的频谱的测试系统，具有更多输入和输出通道以及完全扇出配置的系统可以在当前和未来的MIMO测试中提供必要的灵活性。为了准确模拟真实世界中的信号衰减，衰减的准确性非常重要，较小的0.1dB衰减阶跃允许更高分辨率的衰落剖面，高功率处理可以让测试系统在实验过程中更好地模拟真实信号强度。所有这些参数都是射频模拟器、切换矩阵、切换和MIMO测试系统的决定性因素。

除了这些参数，可配置性是关键。无论射频设备是移相器、衰减器还是开关，对任何和所有这些组件进行的相同调整都需要通过单一平台轻松完成，这将测试系统中人为错误的风险降至最低，一个直观的用户界面，让工程师可以随时更改设备设置，减少学习时间。

虹科HK-LDA-908V：1–8000MHz高分辨率数字衰减器

虹科HK-LDA-908V同时提供USB和以太网接口，USB端口使用HID接口，以避免通过USB实现的旧串行或IEEE-488接口时存在的问题，用户无需安装驱动程序，并且可以轻松地在任何支持USB HID设备的系统上使用，包括使用Linux或类似操作系统的低成本嵌入式计算机。以太网接口可配置为静态IP或DHCP，并能够分配HTTP端口。

虹科HK-LDA-908V数字衰减器是一种高度精确的双向50欧姆步进衰减器，提供从1-8000MHz的校准衰减，步长为0.1dB，在90dB的控制范围内，典型精度<0.25dB。虹科衰减器可直接从附带的图形用户界面（GUI）为固定衰减、扫扫描衰减和衰减曲线轻松编程，对于希望开发自己界面的用户，虹科提供LabVIEW驱动程序、Windows API DLL文件、Linux驱动程序、Python示例等。

特征

可靠且可重复的固态数字衰减

包括GUI、Windows和Linux SDK、LabVIEW驱动程序

USB和以太网接口

可配置静态IP或DHCP

可编程扫描衰减和衰减曲线

直接从PC或自供电集线器操作多台设备

易于携带的USB供电设备

应用

WiFi、WiFi 6E、3G、4G、5G、LTE、微波无线电衰落模拟

工程/生产测试

自动测试设备（ATE）