WiMAX Wave 2(MIMO/STC)的单信道测量

WiMAX Wave 2增加了空时编码(STC)和多路输入/多路输出(MIMO)等多信道传输方案，通常人们认为，要想表征这些多信道传输的性能，必须具有多信道分析能力。实际上，许多重要和有用的测量，例如信道隔离度和频率响应，以及大部分传统射频参数都可以使用单信道分析仪来完成。尤其是大量的导频音和独特的导频结构使许多单信道测量得以实现。
　　WiMAX Wave 2包括矩阵A(STC)和矩阵B(MIMO)两种下行链路传输方案，分别适用于空间分集技术和空间多路复用技术。如图1所示，矩阵A是一种2x1 STC天线分集技术，在基站(BS)端采用两个发射数据路径Tx0和Tx1，在用户站(SS)端采用一个接收路径Rx0。矩阵A方案用不同的编码方式从两个天线上发射每个数据符码，可以提高(已知编码方式的)接收机对困难条件下的信号进行正确解调的能力。

为了获得更高的数据速率，WiMAX矩阵B在BS(基站)和SS(用户站)两端使用了两个或多个收发信机来实施MIMO方案。以2x2的矩阵BMIMO结构为例，要发射的数据流分流到两个发射天线(同时工作在相同频率)上。接收机端采用两个(或分集方案中的多个)天线，而最终的信号是由四个有效信号路径中的信号结合而成(如图1所示)。虽然MIMO正常运行时需要一定程度的独立性，但是在实际情况中，这四个信号路径存在不同程度的相关性，这种相关性将随着频率或子载波发生变化。2x2MIMO系统进行信号处理的目的是要测量或表征4个传输路径，然后“反过来”利用这种测量结果来分离两个发射天线所发射的信号。上行链路(UL)也可以采用与MIMO相关的配置，其中单信道发射机会调整其发射方式，以适应MIMO工作。

　　单信道和双信道分析仪测量

单信道和双信道分析仪可以提供对WiMAX矩阵A和矩阵B配置系统的各种重要测量。分析仪可以在射频路径(从发射机到接收机)的不同点上测量基本的射频特征，例如频率、功率和计时。与测量传统的单信道系统一样，分析仪只需直接连接到电路上(而不是使用天线)便可进行大部分测量。例如，使用直接与选定发射机输出端相连的单信道分析仪，可对任何一个发射机单信道(通常称为Tx0和Tx1)的质量进行测量。双信道分析仪无疑可以同时测量双发射机信道的基本射频特征，但是大部分情况下实际采用的方法是只改变测量连接并重复进行测量。

可能令人惊讶的是，直接连接的分析仪的单信道测量也可以用于测量基本的MIMO/STC参数，例如信道频率响应、信道间隔离度(串扰)，即使在两个发射机信道都在发送数据的时候。只有使用WiMAX中非重叠的导频才有可能进行这种测量。

　　非重叠导频

所有的STC和MIMO系统配置都是在能够识别信道的SS(用户站)上还原下行链路数据。使用分布在整个信道带宽上的导频载波，可以评估有效的传输信道(在矩阵A配置中建立两种复杂的转换函数模型，在2x2矩阵B配置中建立四种复杂的转换函数模型)。与其他OFDM方案如IEEE802.11a/g/n(无线局域网)相比，此方案的导频数多出很多，而且导频通常会针对每一个符码改变频率。使用这种方案的一个关键因素是，这两个发射机每一个都只使用一半的可用导频载波，而(在理想状态下)不会在另一个发射机的导频载波上发射能量。因此，导频载波有时又称为“无障碍”传输。另一方面，两个发射机信道同时使用数据载波。

这种导频结构支持双传输信道，其射频特征通常用各自的导频载波集表示，甚至可以使用单信道分析仪来进行分离和测量。对于既定符码，分析仪只需知道预定的导频载波集，就能解析和测量单独的载波。

图2显示的是经过简化的双信道发射机计时和子载波概念图。图中，当符码时间为n+2时，第一个发射机Tx0依次发射一个导频子载波、两个数据子载波以及一个零子载波。与此同时，第二个发射机Tx1在相同的符码时间内依次发射一个零子载波、两个数据子载波以及一个导频子载波。在理想的情况下，一个发射机信道中的导频子载波不会和其他信道中的任何频率子载波发生重叠。如果两个发射机信道之间存在某种程度的串扰现象，信号分析仪能够通过在预期零子载波的时间和频率上出现的导频能量测出该串扰。

图2还显示了出现串扰现象时系统的子载波分布情况。在这个例子中，Tx1最左边的零子载波在符码时间n+2时的测量结果含有由Tx0串扰产生的导频能量。这些非重叠导频子载波提供了一种特殊的测量方法，可以确定两个发射机信道之间的串扰程度。如图2中所示，通过在Tx1上直接测量发射机输出，就能确定Tx0的导频泄漏；反之亦然。

　　跨信道测量示例

如上所述，WiMAX Wave 2信号的导频结构使工程师可以非常方便地对两个