解决MIMO技术无线区域网路生产测试新挑战

输入与多重输出（MIMO）技术可说是自数字通信问世以来，无线通讯技术最重要的下一个发展。许多新的无线通信标准都包含MIMO选项，但目前为止，最引人瞩目的标准就属美国电子电机工程师协会（IEEE）的802.11n无线区域网路（WLAN）标准了。虽然这项标准目前仍处于草案阶段，但市面上已经可以买到具有MIMO优点的Pre-802.11n WLAN设备。各方评论这项设备的结果显示，MIMO技术确实可行，运用这项技术，不需增加频宽或输出功率，即可大幅提高WLAN设备的资料速率和范围。

MO的好处也不是平白享有，不用付出代价的。若要具备MIMO的能力，就必须在通讯连结的两端使用多组发射器和接收器，除了会为产品增加成本和带来额外的复杂度以外，也可能对生产和终程测试的成本造成极大的影响。另外，为了得到MIMO系统可以提高效能的好处，发射器和接收器本身的效能也必须大幅优于我们对现有正交分频多工（OFDM）WLAN标准（如802.11g）的期待。伴随新的效能要求而来的是，所使用的生产测试系统必须克服新的挑战，才能确保产品符合品质及效能要求的目标。而最值得关注的一点，则是有无可能在发射器和接收器的数目变成两倍、三倍、甚至四倍，而且规格要求更严格的情形下，依然把测试成本控制在802.11a/g系统的水准？

生产测试方法的比较

AN制造商可以选择MIMO测试要使用的测试设备类型和供应商，为了避免增加测试时间，有必要谨慎地选择可以维持品质又能限制测试成本的方法。过去据以选择传统测试用的设备所依循的论点依旧适用于MIMO（参考资料2、3），然而，除了要维持可接受的测试时间以外，也有必要测试待测装置（DUT）是否具有够高的MIMO效能。测试方法通常有四种选择：

?传统方法 － 黄金样品（Golden Radio，GR）、频谱分析仪加功率表
?GR加支援单一频道的单机式测试仪（One Box Tester，OBT）
?支援单一频道的OBT
?支援多频道的OBT或多部OBT

多年来，WLAN生产都尝试使用传统的测试方法，早年之所以会採行这种方法纯粹是因为没有专用的WLAN测试仪器。这种方法有一些缺点，包括发射器（TX）的测试涵盖范围差，以及GR的支援性有限等。既没有简单的方法可以验证TX的品质，而且因为使用的是特殊的测试模式，所以GR的方法也只适用于装置类型相符的测试。

类型的装置或新的标准出现时，通常会採用GR的方法，部分原因是未必会有适用的测试设备可以解调出新的信号。在生产初期使用GR还能验证通信协定和媒体存取控制器（MAC），而经过一段时间后，随着产量的提高，通常可以转向使用OBT，而逐步停用GR。

于传统的测试方法，使用GR加单一部OBT确实有一些优点。OBT应该可以提供高效能的解调能力，以便测试所有重要的TX参数，除了功率和频谱量测以外，还包括误差向量的值（EVM）、载波洩漏、以及频谱平坦度等。运用OBT可以准确地校准GR的输出，且可以使用GR，在模拟的MIMO条件下量测接收器的灵敏度。这样做需要使用一个简单的频道模拟网路，或只要直接将DUT的接收器（RX）连接到GR的TX，加上适当的衰减就行了。至于如何使用支援单一频道的OBT来量测多个MIMO频道的问题仍需要加以解决，足够的测试涵盖范围和可接受的测试时间是很重要的，本文稍后会加以探讨。

从生产测试的角度来看，採用单一部OBT是最简单的方法，完全没有使用GR的缺点，而且可以提供传统方法具备的所有其它重要的量测能力。然而，必须要去瞭解的是：要用什么方法才能维持测试时间在可接受的范围，且能涵盖所有的MIMO测试项目。

理论上，支援多频道的OBT或多部OBT应该能解决上述所有的问题，但代价是成本较高。如果可以触发OBT来同时量测或产生多个信号，那么测试时间就可以与非MIMO的装置近似。由于多频道的产生器或分析仪可以测试出DUT真实的MIMO效能，因此可以涵盖完整的MIMO测试项目。这种方法的最大问题在于测试的成本，举例来说，具有三组频道的DUT会需要使用一部含三个频道的产生器和分析仪，或三部连接在一起的OBT，以进行适当的触发测试。对某些WLAN制造商来说，可能无法接受这么高的测试设备成本，尤其是如果这种方法的优点又无法证明成本增加是值得的话。

表１列出了上述每一种方法的优缺点，表格最左边这一栏是制造商在架设生产线时，通常会考虑的几个主要因素，其重要性依序递减。

表1：生产测试方法的比较

最佳的WLAN OBT设计

由表1可以看出，如果可以解决速度上的限制，则使用单一部OBT进行MIMO测试是最好的方法。为了说明其可能性，有必要先来看看OBT的内部架构。

WLAN OBT的量测时间大部分都花在撷取资料的传送上面，而非信号处理上面，因此，有必要设计一个可以限制传送到信号处理器的资料量和传送频率的内部架构。我们可以定义一些有助于设计出最佳OBT的原则：