MIMO的应用及测量须知

两次时，相位才有影响，正如两个不同频率的连续波信号发生耦合，这样可以更容易理解。第一次合成信号时，两个信号间可能具有已知相位关系，也可能没有，这并不要紧；两个分量的振幅和相位并不会受到影响。然而，如果再次对它们进行耦合，两个信号间将存在相同部分，并将作为矢量求和。结果，振幅和相位将会发生变化，这种变化取决于初始相位和耦合因子的组合，结果甚至完全抵消。

这个简单的矢量相加例子说明了为什么开环MIMO不会受发射信号或接收信号相位的影响。这是因为在开环MIMO中，发射信号没有被再次耦合，信号只在信道中被耦合了一次。这还可以解释为什么上行MIMO使用两个位置不同的移动台时仍然可以正常工作。顺便指出，在这种情况下不能应用预编码，一方面是因为输入数据只对每个移动台自身有效，另一方面也是因为无法控制两个移动台之间的相位关系。

图3是一个上行多用户(协作)MIMO(MU-MIMO)测试的配置。虚线表示在实际系统中发生的过程，由基站控制各移动台的发射定时和功率，使各信号到达基站接收机时得以对准。各移动台根据基站的参考信号调整自己的频率。在测试中还可以使用电缆，并对定时、功率及频率偏移施加其它类型的干扰，用以验证接收机算法是否具有足够的鲁棒性。

须知四：可使用单端口输入分析仪进行交叉信道测量。

多数工程师开始时都采用单输入测量，不仅因为其测量简单，而且该测量还可利用已有设备提供大量有关射频器件工作状态的基本信息。在LTE和WiMAX中，存在用于MIMO信道训练的子载波，使用单输入分析仪的测量也非常重要。

图3：上行链路的多用户(协作)MIMO需要系统具有对功率、频率和定时对准的处理能力。图中所示的Agilent MXG带有基于Signal Studio软件的测试配置，可以分别改变以上参数。

信道隔离度作为解调过程测试的一部分，可以很容易被测量出来。这里假设信号在发射机里没有发生串扰。在LTE中，没有对参考信号进行预编码，即使应用了预编码，信道隔离度也不会对测量产生影响。而WLAN和WiMAX使用了直接映射方式。

采用发射分集的信号只需要使用一个接收机，所有只需要单端口输入分析仪就可对其进行全面分析。甚至采用直接映射的MIMO信号也可以分别进行分析，虽然不可能完全去掉多余的串扰。将单输入分析仪依次接到各个发射机输出端，就可以进行相应的码流分析。

使用单输入分析仪可完成最精确的射频相位和定时测量。如果利用功率合成器将多个输入馈送到单输入分析仪，如图4所示，对信号进行解调并将符号对准后，得到相对定时及射频相位测量值。这一方法完全消除了附加设备的影响，测量分辨率分别达到次纳秒级和度。

DL2×1 STC(时空码)或2×2 MIMO

2个发射机 功率合成器 信号分析仪 发射信号通过功率合成器后进行解调，恢复定时和相位关系

图4：使用单端口输入的MXA频谱分析仪和功率合成器进行交叉信道的射频频率和相位测量。

须知五：天线配置对信道路径相关具有显著影响。

在对接收机进行静态信道验证之后，可以使用诸如安捷伦新推出的PXB MIMO接收机测试仪，添加例如步行或车载速度模型的各种衰落，进行进一步验证。如前所述，信道中包括发射机天线和接收机天线。人们已经投入了大量精力，来研究如何建立天线配置变化对路径相关影响的模型。

如果只是为了进行证明，可以仅选取一些天线配置，但是如果为了设计或进行更彻底的性能比较，则应当使用更广泛的方案进行性能评估，这一点非常重要。使用Agilent PXB MIMO接收机测试仪(图5)可提供用户所需的灵活配置，并可计算各天线路径的相关因子。

图5：安捷伦的N5106A PXB MIMO接收机测试仪。

须知六：MIMO对载噪比的要求高于SISO。

在特定的信道环境中，信道容量将随着发射-接收对的数量呈线性增加，因此相对于SISO，MIMO能够得到更高的频谱效率。但是这是有代价的。在比较SISO和MIMO的性能时，首先要求所有发射信号具有相同功率。对于采用直接映射的MIMO信号，这相当于要求每个MIMO发射机的载噪比(CNR)至少要提高3dB，以获得相同的解调性能。如图6中左侧轴的文字所述。

如图6所示，由于MIMO信道引入了相互耦合，从左至右随着MIMO信道矩阵条件数的增大，所需的载噪比逐渐提高。矩阵条件数是一个标准的数学概念，表示特定MIMO信道容量的潜在增加。与本文相关的宣传资料中提供了关于如何计算矩阵条件数的详细信息。

同相(0°)耦合是MIMO接收机测试的第一步，这一步如同单信道灵敏度测试，它将验证训练信号中包含噪声时信道的恢复状况。当存在大量耦合时，由于处理精度不足在接收机信道估