虹科教您 | 如何實現(xiàn)5G和WiFi 6E網(wǎng)絡？虹科助力部署可編程測試系統(tǒng)（二）

01 優(yōu)勢

長期以來，蜂窩技術(shù)利用MIMO實現(xiàn)空間分集來應對衰落問題，空間分集使用不同的信道將相同的信息流從發(fā)射天線傳輸?shù)浇邮仗炀€，在發(fā)射端和接收端使用多個天線沿多條無線電路徑并行發(fā)送冗余數(shù)據(jù)，可提高鏈路可靠性和距離。在多條不同路徑上傳輸同一信號可利用分集增益，而在不同路徑上傳輸多個信號可提供復用增益。多用戶MIMO（MU-MIMO）利用多路復用增益向不同的接收機發(fā)送獨立的信息流。

這種空間復用技術(shù)是大規(guī)模MIMO的基本理論——通過狹窄的空間聚焦波束，利用大量并發(fā)傳輸?shù)接脩艚K端。該系統(tǒng)大規(guī)模利用了分集和復用增益，在不使用額外帶寬或發(fā)射功率的情況下提高了容量。然而，與傳統(tǒng)的MU-MIMO系統(tǒng)相比，mMIMO具有更高的吞吐量、抗噪聲性、能量效率、鏈路穩(wěn)定性和天線相關性，并且具有更低的誤比特率（BER）。導頻序列允許通過發(fā)送快速信號在接收機處進行快速信道估計，然而，由于系統(tǒng)依賴于精確的CSI，在多個同信道小區(qū)中反復使用這些序列可能會降低系統(tǒng)性能。

02 MIMO測試

雖然MU-MIMO和mMIMO在鏈路可靠性、頻譜效率和吞吐量方面具有相當大的優(yōu)勢，但對它們進行測試是非常復雜的，尤其是與傳統(tǒng)SISO系統(tǒng)相比。例如，在基本的WiFi SISO設置中，流量生成器通過接入點（AP）向站點（STA）或客戶端設備發(fā)送流量，其中，從AP發(fā)送的數(shù)據(jù)通過可編程的衰減器發(fā)送到STA以生成業(yè)務分析。而在MIMO系統(tǒng)中，需要多條射頻路徑，以及用于上行鏈路和下行鏈路測試的多徑模擬器和雙向設備，這樣，通過導電測試可以有效可靠地重建射頻環(huán)境。

首先，將脈沖測試信號發(fā)送到被測MIMO設備（DUT），并且測試信號的部分可以從DUT的每個天線發(fā)送到一個或多個測試天線，根據(jù)測試設置，DUT天線可配置為發(fā)送上行鏈路信號和接收組合下行鏈路信號，而測試天線接收組合上行鏈路信號和發(fā)送下行鏈路信號，反之亦然。為了模擬真實環(huán)境，測試天線連接到可編程射頻衰減器或射頻衰減矩陣，該矩陣模擬DUT和測試天線之間的不同距離。

對于4x4 MIMO DUT，衰減矩陣必須至少有四個輸入，當然，這會隨著8T8R、16T16R、64T16R等的增加而增加?？删幊趟p器連接到一個或多個雙向巴特勒矩陣，以組合MIMO信號，并逐步改變以測量路徑損耗上的吞吐量。為了測試多徑效應，信道模擬器可以與衰減器矩陣一起使用，以更準確地重復真實的傳播環(huán)境。

每個MIMO測試系統(tǒng)都有細微的不同，例如，可以選擇無源巴特勒矩陣，因為它能夠連接具有不同天線數(shù)的設備。開關矩陣本身可以進行扇出、扇入或完全扇出操作，扇出矩陣將每個輸入端口連接到有限數(shù)量的輸出，在這種拓撲結(jié)構(gòu)中，輸入信號可以通過功率分配器進行分割，并通過開關饋送到輸出端。開關本身限制到輸出的路徑數(shù)。然而，在一個完整的扇出矩陣中，所有的輸入都與輸出同時連接。輸入饋電信號通過其單獨的數(shù)字衰減器進行分離和衰減，并在輸出端進行組合，多條路徑可以同時運行這些輸入信號，這樣，輸出端口可以共享輸入。

多路徑模擬器還可以利用各種信道模型進行更精確的流量分析。一些WiFi MIMO測試提供2.4GHz或5GHz巴特勒矩陣塊之間的可選切換，隨著這些系統(tǒng)的天線數(shù)量和頻率的增長，這些系統(tǒng)變得越來越難以進行精確測試。下一代無線網(wǎng)絡中的許多射頻環(huán)境的導電測試本質(zhì)上是不同的，并且根據(jù)使用情況具有高度的特異性，可重編程射頻設備使工程師能夠在定制測試程序中具有一定程度的靈活性。

03 解決方案

在基于USB的測試設備和可編程測試設備的現(xiàn)代測試環(huán)境中，工程師們發(fā)現(xiàn)測試配置和可編程性變得更加靈活。對于頻帶、信道模型、信道數(shù)量和測試參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化的現(xiàn)代切換和MIMO測試系統(tǒng)來說尤其如此。在這個動態(tài)測試空間中，模塊化、可定制和可重構(gòu)的測試系統(tǒng)是關鍵。

虹科USB控制的數(shù)字衰減器可以在用戶的測試系統(tǒng)中直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）或其他程序（如LabVIEW、Linux、Python等）中輕松實現(xiàn)掃描衰減斜坡和衰減剖面。因為現(xiàn)代無線測試行業(yè)不斷受到新版本、不斷發(fā)展的規(guī)范和不斷變化的技術(shù)的影響，這種可重構(gòu)性變得至關重要。

對于MIMO測試系統(tǒng)來說，功能和模塊化至關重要，選擇適合測試頻率范圍的寬帶系統(tǒng)是非常重要的，這不僅針對短期測試設置，還需要能適應不斷增加的頻譜的測試系統(tǒng)，具有更多輸入和輸出通道以及完全扇出配置的系統(tǒng)可以在當前和未來的MIMO測試中提供必要的靈活性。為了準確模擬真實世界中的信號衰減，衰減的準確性非常重要，較小的0.1dB衰減階躍允許更高分辨率的衰落剖面，高功率處理可以讓測試系統(tǒng)在實驗過程中更好地模擬真實信號強度。所有這些參數(shù)都是射頻模擬器、切換矩陣、切換和MIMO測試系統(tǒng)的決定性因素。

除了這些參數(shù)，可配置性是關鍵。無論射頻設備是移相器、衰減器還是開關，對任何和所有這些組件進行的相同調(diào)整都需要通過單一平臺輕松完成，這將測試系統(tǒng)中人為錯誤的風險降至最低，一個直觀的用戶界面，讓工程師可以隨時更改設備設置，減少學習時間。

虹科HK-LDA-908V：1–8000MHz高分辨率數(shù)字衰減器

虹科HK-LDA-908V同時提供USB和以太網(wǎng)接口，USB端口使用HID接口，以避免通過USB實現(xiàn)的舊串行或IEEE-488接口時存在的問題，用戶無需安裝驅(qū)動程序，并且可以輕松地在任何支持USB HID設備的系統(tǒng)上使用，包括使用Linux或類似操作系統(tǒng)的低成本嵌入式計算機。以太網(wǎng)接口可配置為靜態(tài)IP或DHCP，并能夠分配HTTP端口。

虹科HK-LDA-908V數(shù)字衰減器是一種高度精確的雙向50歐姆步進衰減器，提供從1-8000MHz的校準衰減，步長為0.1dB，在90dB的控制范圍內(nèi)，典型精度<0.25dB。虹科衰減器可直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）為固定衰減、掃掃描衰減和衰減曲線輕松編程，對于希望開發(fā)自己界面的用戶，虹科提供LabVIEW驅(qū)動程序、Windows API DLL文件、Linux驅(qū)動程序、Python示例等。

特征

可靠且可重復的固態(tài)數(shù)字衰減

包括GUI、Windows和Linux SDK、LabVIEW驅(qū)動程序

USB和以太網(wǎng)接口

可配置靜態(tài)IP或DHCP

可編程掃描衰減和衰減曲線

直接從PC或自供電集線器操作多臺設備

易于攜帶的USB供電設備

應用

WiFi、WiFi 6E、3G、4G、5G、LTE、微波無線電衰落模擬

工程/生產(chǎn)測試

自動測試設備（ATE）