面向产品制造的MIMO WLAN测试方法

多输入多输出（MIMO）无线通信技术正快速发展，并随着IEEE 802.11n WLAN标准的推进而走入人们的现实生活。虽然802.11n标准草案2.0版刚刚在三月份得以通过，但市场上已经出现了大量相关产品设备。MIMO技术能够在不增大功耗或带宽需求的情况下大幅度提高系统吞吐量。日益复杂的MIMO WLAN芯片组增加了产品线测试的成本，进而增大了最终产品的成本。这将是人们不愿意看到的结果，因为WLAN消费市场无力承受更高的成本。

市场上有多家测试设备制造商提供了MIMO WLAN的解决方案，关键的是WLAN制造商必须选择一种不会增大传统系统测试时间的测试方法。

MIMO WLAN芯片组和产品的测试有四种不同的测试方法可供选择：

1. 多矢量信号发生器（VSG）和矢量信号分析仪（VSA）测试方案；
2. 一体式VSG和VSA方案外加合成器与高速开关；
3. 一体式VSG和VSA方案外加合成器；
4. 一体式VSG和VSA方案外加高速开关。

多VSG和VSA测试方案

在多VSG和VSA测试方案中，待测设备（DUT）的每对接收器和发射器直接与其对应的VSG和VSA连接。发射器和接收器可以逐个被测量, 同时被测量, 或者其他组合方式。利用这种配置，可以测出多个重要的MIMO参数，例如功率、频谱、发射器减损，包括瞬态和发送链路互扰、发射器质量指标EVM、射频链路隔离和接收器灵敏度。

图1 采用多VSG和VSA的测试系统，其中每条发射/接收链路直接与每队VSA/VSG相连

图1以测试2x3 DUT的LitePoint IQnxn 3x3测试配置结构为例，给出了多VSG和VSA测试方案。当测试DUT发射器时，测试系统中的VSA是有效的。每个发射器与其相应的VSA相连接。对所有的发送链路同时进行数据捕捉，并将捕捉到的数据送给一个综合软件工具包进行分析。通过使用该测试系统和综合分析软件，我们可以详细分析出每个发射器的信号质量以及它们之间的互扰。VSA分析还包括一个完整的数据解调器，能够帮助我们检验发射信号的结构是否正确，这在产品研发过程中是非常有用的。对CRC的检验能够检查出解调后的报文数据是否正确。我们可以将报文数据保存到一个文件中，以便于与发射数据进行对比。

利用这一测试系统，可以支持发射器的任意组合。多VSA和综合分析软件的动态组合可以在一次数据捕捉操作中测量出下列发送参数：

● 整个报文的Tx功率；
● Tx信道响应和每个发射器的谱平坦度；
● 发射器之间的Tx隔离度；
● Tx频率偏差；
● 每个发射器的Tx I/Q不均衡、相位与幅值；
● 每个发射器的Tx本机振荡器（LO）泄漏；
● 每个发射器的Tx信号质量或EVM值；
● 每个发射器以及多个发射器组合的Tx相位噪声；
● 每个发射器的Tx功率压缩，显示为CCDF；
● 报文传送期间的Tx功率变化；
● Tx符号时钟偏移；
● Tx不同发射器数据包发射时间的一致性；
● Tx有效载荷验证。

在测量待测设备的接收器时，多VSG和VGA测试方案中的VSG参与测量工作。每个接收器与其相应的VSG相连。测试控制软件将波形加载到VSG中，分别设置每台VSG的射频信号电平和所有VSG使用的公共射频频率。通过配置多VSG和VSA测试系统，我们可以无限循环地发送载入的波形，或者按照用户指定的发送次数进行发送。VSG发送的波形可以来自于采用一条理想信道的单个发射器，或者来自于采用多径信道的单个发射器，或者来自于分别具有多径信道和功率电平的多个发射器。因此，可以在实际的MIMO和传统多径信道条件下测量出接收器误包率。

在产品研发过程中，评估接收器在发射器减损情况下的接收灵敏度是非常重要的。利用多VSG和VSA测试方案，我们可以详细分析MIMO接收器。诸如LO泄漏、I/Q不均衡、发射器压缩、相位噪声、加性噪声或载波频率偏移等发射器减损都可以囊括在测试系统产生的信号中。大部分减损都可以对每个发射器单独设定。
在多VSG和VGA测试方案下，可以进行下列接收器测试操作：

● 对于输入不同信号电平或SNR情况下的PER测试；
● 用于传统和MIMO多径信道的PER测试；
● 接收器对在发射器减损的情况下的灵敏度测试, 例如频率偏移、I/Q不均衡、LO泄漏等；
● 无干扰信道评测(clear channel assessment)；
● RSSI校准；
● 接收器射频链路隔离。

这个方法用于设计验证、调试与质量保证测试阶段。对于生产线测试来说，这个方案的成本很高，可能无法满足预期的投资回报率（ROI）。

一体式VSG/VSA外加合成器与高速开关的测试方案

生产测试不需要进行全面的定量的性能评估，生产测试的主要目地是检验待测设备的组装是否正确，是否达到了规定的性能指标。对于MIMO WLAN系统，我们可以采用与传统WLAN生产测试类似的一体式VSG/VSA组合方案。首先介绍