空-時分組編碼 - MIMO及其對無線局域網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)測試的影響

　　空-時分組編碼（STBC）

　　STBC用另一種方式實現(xiàn)對多個天線的利用，它利用空間和時間分集來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。MIMO數(shù)據(jù)流在特定的時間被從一個代碼字或代碼序列處理成矢量符號，如圖5所示。之后，整個代碼字變成一個矩陣，其內(nèi)部的每行數(shù)據(jù)都在相同的天線上傳送，而每個列的數(shù)據(jù)則在相同的時間傳送。接下來的任務就是在接收機端如何設計一個有最佳距離屬性的代碼了（即便是對隨機變化的信道而言）。

　　STBC與SM不同，它不會提高MIMO設備在相同時間傳送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量，因此也不會直接提高無線傳送的吞吐量。然而，STBC能提高傳輸?shù)目煽啃?，尤其是在信道條件很差的情況下。這樣，相同的信噪比情況下我們就能采用更高的調(diào)制和編碼率，因而，STBC具有間接提高線路吞吐量的能力。

　　圖5：空-時分組代碼

　　生產(chǎn)過程中MIMO系統(tǒng)中容易出問題的方面

　　任何生產(chǎn)過程都會受到潛在錯誤和過程變異的影響。因此，在開發(fā)MIMO測試方案時了解生產(chǎn)過程中的潛在失效點并準備好篩查方案是非常有用的工作。

　　· 焊接缺陷

　　焊接缺陷很可能是所有電子系統(tǒng)中第一大設備失效原因。嚴重缺陷可能會導致全系統(tǒng)的故障，因此很容易篩查，但是微小的缺陷就較難發(fā)現(xiàn)。這種缺陷可能會導致系統(tǒng)的性能下降，但不至于整機故障。MIMO系統(tǒng)由于其在實際應用中所具有的功能而特別容易掩蓋這種問題。

　　例如：如果以一次一條鏈路（發(fā)射機或接收機）的方式對MIMO系統(tǒng)進行測試，那么某些特定的性能問題，如某個焊接不好的解偶電容器，就可能無法被發(fā)現(xiàn)。這類問題只有在所有發(fā)射機在最大功率輸出工作時才能被注意到。除非我們驗證系統(tǒng)的最高數(shù)據(jù)傳輸速率，否則我們可能查不出這類生產(chǎn)測試中的問題。但是，使用這種蒙混過關(guān)產(chǎn)品的最終用戶，很可能會在諸如平板電腦與電視機的視頻傳送過程中發(fā)覺類似欠佳的性能（如解析不充分的視頻），這最終會導致產(chǎn)品退貨甚至產(chǎn)品品牌形象的受損。

　　· TX/RX開關(guān)性能

　　典型的WLAN系統(tǒng)一般都是半雙工系統(tǒng)，因此包含一個發(fā)送/接收（TX/RX）開關(guān)，用于在信號的發(fā)送和接收之間進行切換，如圖6所示。此開關(guān)的開關(guān)速度正是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵所在。典型的系統(tǒng)中，此開關(guān)必須具備在幾十個微秒內(nèi)完成發(fā)送/接收切換的能力，否則將引起傳輸數(shù)據(jù)的丟包現(xiàn)象。

　　圖6：WLAN系統(tǒng)中的TX/RX開關(guān)

　　控制線路中的解耦電容器有時會有焊接不良的情況，此外，表面貼裝流程中自動裝配機上有時還會裝上容值不正確的元件。容值略微增加幾個微法（μF）便會引起切換穩(wěn)定時間的延長并影響系統(tǒng)的性能。

　　· 串擾問題

　　正如前文所提，MIMO系統(tǒng)需依賴發(fā)送或接收數(shù)據(jù)流之間合理的隔離度才能實現(xiàn)最佳的性能。圖7顯示出一個MIMO系統(tǒng)中可能會產(chǎn)生的串擾路徑。

　　圖7：串擾或耦合問題

　　驗證不同路徑之間隔離情況的唯一方法就是確保所有的路徑都在同時工作。這就需要多個信號發(fā)射機和信號接收機來對這些路徑進行同步測試。如果每條鏈路單獨測試，那么隔離度問題就難以發(fā)覺。

　　此外，隨著平板電腦和智能手機越來越緊湊的外殼內(nèi)需裝配的電子元件變得越來越多，精密的機械裝配和公差也已成為確保隔離度的必要條件。生產(chǎn)過程中一個裝配不良的射頻（RF）襯墊往往會導致系統(tǒng)中泄露通道的產(chǎn)生。

　　· 發(fā)熱問題

　　最后，我們必須考慮MIMO系統(tǒng)測試過程中的發(fā)熱問題。信號發(fā)射機的性能尤其容易因溫度的差異而發(fā)生變化。如果一次只對一條鏈路進行測試，那么潛在的發(fā)熱方面的問題（如增益下降，失真加?。┚涂赡懿粫憩F(xiàn)出來。只有讓所有的射頻鏈路同時工作，才能使系統(tǒng)承受合理的負荷水平（見圖8）。

圖8：MIMO系統(tǒng)中的發(fā)熱問題

　　以上只是生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的關(guān)于MIMO系統(tǒng)性能的幾個問題。雖然這些問題可能不會經(jīng)常發(fā)生，但一旦發(fā)生，它們就會引起明顯的性能下降（但不大會引起整個系統(tǒng)的故障）。

　　隨著視頻數(shù)據(jù)越來越多地依靠WLAN MIMO系統(tǒng)傳輸，峰值數(shù)據(jù)傳輸性能正變得越來越重要。這些類型的缺陷無疑將引起應用設備性能的不良，因此我們需采取最佳的方法來篩查這些問題。

　　在下一部分內(nèi)容中，我們將考查WLAN MIMO測試的幾個不同方法以及我們采用不同技術(shù)所能獲得的測試覆蓋率的不同水平。

　　MIMO測試

　　MIMO測試方法概述

　　MIMO測試方法共有四種：多重SISO，切換式MIMO，復合MIMO，和真實MIMO。圖9中列出了各種測試方法的配置方式。

　　圖9：MIMO測試配置方式歸納

　　多重SISO

　　此測試方法采用一個矢量信號分析儀（VSA）和一個矢量信號發(fā)生器（VSG）。此方法中 MIMO待測裝置（DUT）被看作一個多重SISO裝置，對于發(fā)射機和接收機的每個MIMO支路都進行單獨測試。這種測試方法實質(zhì)上是對每個MIMO支路的多次SISO重復測試，它是最基本的MIMO測試方法，曾被用于早期的MIMO裝置的生產(chǎn)過程中。

　　圖10：多重SISO測量