如何實(shí)現(xiàn)5G和WiFi 6E網(wǎng)絡(luò)？如何部署可編程測(cè)試系統(tǒng)（二）

優(yōu)勢(shì)

長(zhǎng)期以來(lái)，蜂窩技術(shù)利用MIMO實(shí)現(xiàn)空間分集來(lái)應(yīng)對(duì)衰落問(wèn)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(gè)天線沿多條無(wú)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(hào)可利用分集增益，而在不同路徑上傳輸多個(gè)信號(hào)可提供復(fù)用增益。多用戶MIMO（MU-MIMO）利用多路復(fù)用增益向不同的接收機(jī)發(fā)送獨(dú)立的信息流。

這種空間復(fù)用技術(shù)是大規(guī)模MIMO的基本理論——通過(guò)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(fù)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(guān)性，并且具有更低的誤比特率（BER）。導(dǎo)頻序列允許通過(guò)發(fā)送快速信號(hào)在接收機(jī)處進(jìn)行快速信道估計(jì)，然而，由于系統(tǒng)依賴于精確的CSI，在多個(gè)同信道小區(qū)中反復(fù)使用這些序列可能會(huì)降低系統(tǒng)性能。

MIMO測(cè)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(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試是非常復(fù)雜的，尤其是與傳統(tǒng)SISO系統(tǒng)相比。例如，在基本的WiFi SISO設(shè)置中，流量生成器通過(guò)接入點(diǎn)（AP）向站點(diǎn)（STA）或客戶端設(shè)備發(fā)送流量，其中，從AP發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)可編程的衰減器發(fā)送到STA以生成業(yè)務(wù)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(cè)試的多徑模擬器和雙向設(shè)備，這樣，通過(guò)導(dǎo)電測(cè)試可以有效可靠地重建射頻環(huán)境。

首先，將脈沖測(cè)試信號(hào)發(fā)送到被測(cè)MIMO設(shè)備（DUT），并且測(cè)試信號(hào)的部分可以從DUT的每個(gè)天線發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)測(cè)試天線，根據(jù)測(cè)試設(shè)置，DUT天線可配置為發(fā)送上行鏈路信號(hào)和接收組合下行鏈路信號(hào)，而測(cè)試天線接收組合上行鏈路信號(hào)和發(fā)送下行鏈路信號(hào)，反之亦然。為了模擬真實(shí)環(huán)境，測(cè)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(cè)試天線之間的不同距離。

對(duì)于4x4 MIMO DUT，衰減矩陣必須至少有四個(gè)輸入，當(dāng)然，這會(huì)隨著8T8R、16T16R、64T16R等的增加而增加?？删幊趟p器連接到一個(gè)或多個(gè)雙向巴特勒矩陣，以組合MIMO信號(hào)，并逐步改變以測(cè)量路徑損耗上的吞吐量。為了測(cè)試多徑效應(yīng)，信道模擬器可以與衰減器矩陣一起使用，以更準(zhǔn)確地重復(fù)真實(shí)的傳播環(huán)境。

每個(gè)MIMO測(cè)試系統(tǒng)都有細(xì)微的不同，例如，可以選擇無(wú)源巴特勒矩陣，因?yàn)樗軌蜻B接具有不同天線數(shù)的設(shè)備。開(kāi)關(guān)矩陣本身可以進(jìn)行扇出、扇入或完全扇出操作，扇出矩陣將每個(gè)輸入端口連接到有限數(shù)量的輸出，在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，輸入信號(hào)可以通過(guò)功率分配器進(jìn)行分割，并通過(guò)開(kāi)關(guān)饋送到輸出端。開(kāi)關(guān)本身限制到輸出的路徑數(shù)。然而，在一個(gè)完整的扇出矩陣中，所有的輸入都與輸出同時(shí)連接。輸入饋電信號(hào)通過(guò)其單獨(dú)的數(shù)字衰減器進(jìn)行分離和衰減，并在輸出端進(jìn)行組合，多條路徑可以同時(shí)運(yùn)行這些輸入信號(hào)，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(jìn)行更精確的流量分析。一些WiFi MIMO測(cè)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(zhǎng)，這些系統(tǒng)變得越來(lái)越難以進(jìn)行精確測(cè)試。下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的許多射頻環(huán)境的導(dǎo)電測(cè)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(shè)備使工程師能夠在定制測(cè)試程序中具有一定程度的靈活性。

解決方案

在基于USB的測(cè)試設(shè)備和可編程測(cè)試設(shè)備的現(xiàn)代測(cè)試環(huán)境中，工程師們發(fā)現(xiàn)測(cè)試配置和可編程性變得更加靈活。對(duì)于頻帶、信道模型、信道數(shù)量和測(cè)試參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化的現(xiàn)代切換和MIMO測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤其如此。在這個(gè)動(dòng)態(tài)測(cè)試空間中，模塊化、可定制和可重構(gòu)的測(cè)試系統(tǒng)是關(guān)鍵。

虹科USB控制的數(shù)字衰減器可以在用戶的測(cè)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(shí)現(xiàn)掃描衰減斜坡和衰減剖面。因?yàn)楝F(xiàn)代無(wú)線測(cè)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(guān)重要。

對(duì)于MIMO測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，功能和模塊化至關(guān)重要，選擇適合測(cè)試頻率范圍的寬帶系統(tǒng)是非常重要的，這不僅針對(duì)短期測(cè)試設(shè)置，還需要能適應(yīng)不斷增加的頻譜的測(cè)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(dāng)前和未來(lái)的MIMO測(cè)試中提供必要的靈活性。為了準(zhǔn)確模擬真實(shí)世界中的信號(hào)衰減，衰減的準(zhǔn)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(cè)試系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更好地模擬真實(shí)信號(hào)強(qiáng)度。所有這些參數(shù)都是射頻模擬器、切換矩陣、切換和MIMO測(cè)試系統(tǒng)的決定性因素。

除了這些參數(shù)，可配置性是關(guān)鍵。無(wú)論射頻設(shè)備是移相器、衰減器還是開(kāi)關(guān)，對(duì)任何和所有這些組件進(jìn)行的相同調(diào)整都需要通過(guò)單一平臺(tái)輕松完成，這將測(cè)試系統(tǒng)中人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，一個(gè)直觀的用戶界面，讓工程師可以隨時(shí)更改設(shè)備設(shè)置，減少學(xué)習(xí)時(shí)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(shí)提供USB和以太網(wǎng)接口，USB端口使用HID接口，以避免通過(guò)USB實(shí)現(xiàn)的舊串行或IEEE-488接口時(shí)存在的問(wèn)題，用戶無(wú)需安裝驅(qū)動(dòng)程序，并且可以輕松地在任何支持USB HID設(shè)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(jì)算機(jī)。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(jìn)衰減器，提供從1-8000MHz的校準(zhǔn)衰減，步長(zhǎng)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(duì)于希望開(kāi)發(fā)自己界面的用戶，虹科提供LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序、Windows API DLL文件、Linux驅(qū)動(dòng)程序、Python示例等。

特征

• 可靠且可重復(fù)的固態(tài)數(shù)字衰減
• 包括GUI、Windows和Linux SDK、LabVIEW驅(qū)動(dòng)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(tái)設(shè)備
• 易于攜帶的USB供電設(shè)備

應(yīng)用

• WiFi、WiFi 6E、3G、4G、5G、LTE、微波無(wú)線電衰落模擬
• 工程/生產(chǎn)測(cè)試
• 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）