无线局域网MIMO测试方案

　　MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）即多输入多输出技术，可以在不增加带宽或总发射功率的情况下大幅提高系统的吞吐量和传送距离，因此在LTE、802.11ac等诸多新技术中被广泛采用。在产品端，几乎所有的企业级AP、配置WLAN的平板和智能家电都采用了MIMO天线。

　　IEEE在802.11n标准中引入4×4 MIMO技术，在802.11ac标准中扩展到支持最多8×8MIMO天线。在802.11ac标准中高速数据速率（理论最高速率6.93Gbps）不仅通过更宽的信号带宽（80MHz/160MHz）、更高阶的调制方式（256QAM）实现，而且通过更多的MIMO天线以及波束成型、多用户MIMO（MU-MIMO）等先进的天线技术实现。

　　更高的信道利用率是要付出代价的，MIMO系统除了增加天线、收发器、数字信号处理器等硬件成本和设计复杂度外，还带来了系统性能验证的挑战。MIMO性能实现的基本要求是各个通路之间信号不相关，有良好的隔离度，以及多路信号在基带和射频都有严格的时钟同步。这些要求都只有在MIMO系统实际的工作状态下，同时观察所有的天线通路才可以验证。单路轮流发射、外置功分器或开关都无法验证系统实际的射频性能。因为需要多套矢量信号分析仪（VSA）同时分析信号，以及多套矢量信号源（VSG）同时发射信号，MIMO测试的复杂度和成本都比单收单发（SISO）系统显著高。PXI系列仪表常常通过增加机箱板卡实现，但这样带来的问题除了维护复杂外，一套MIMO测试系统也无法灵活的拆分使用。对于很多研发客户，常常需要灵活配置测试资源，将所有测试资源集中到一套不可拆分的硬件系统里显然不利于实际使用。

　　莱特波特公司依托WLAN测试领域丰富的行业经验，提出灵活的MIMO测试仪表配置方案。目前主流的WLAN测试仪表IQxel即可以单独使用，也可以通过简单的时钟同步和触发连接组成MIMO测试系统。IQxel160和IQxel280由于包括了两套VSA和VSG硬件资源，一台仪表就可以进行2×2MIMO测试。IQxel系列仪表的配置如下表所示：

　　注：IQxel可以选件支持蓝牙1.0~4.0，Zigbee，DECT测试

　　下面分别介绍莱特波特多仪表和单仪表的MIMO测试方案。

　　多台IQxel的MIMO测试方案。

　　在测试N×N MIMO信号时，只需要将N台IQxel组合在一起就可以执行MIMO信号的Tx和Rx测试。其中一台IQxel配置MIMO分析选件作为主单元，输出时钟同步和触发信号。IQxel仪表本身可以提供精确的时钟同步和触发信号，因此不需要外置的同步时钟。系统配置如图所示：

　　图1：IQxel仪表组成的灵活的MIMO测试方案

　　发射机测试时，用户只需要登录主单元的界面就可以查看所有的测试结果。即可以查看单条支路信号带宽内所有的时域、频域、调制域结果，也可以查看所有支路对比的结果，这样便于快速发现某一条支路可能存在的问题。一款3天线AP的MIMO测试结果如下图所示：

　　图2： 3×3 MIMO测试结果

　　接收机测试中，通过在主控单元的设置，IQxel80组成的MIMO系统可以在所有的下行通路播放802.11n标准规定的MCS0~MCS31信号，以及802.11ac标准规定的MCS0到MCS9信号。除了播放标准的WLAN MIMO信号外，IQxel还可以加载客户自定义的波形文件。在IQxel界面中，客户也可以方便的生成各种数据速率（MCS）、数据包长度、信道带宽、天线数等参数的MIMO信号。由于采用了不同的仪表发射下行信号，而且不需要合路器等器件，IQxel的MIMO系统信号之间有非常好的隔离度。

　　如果需要测试11ac草案中160MHz或者80+80MHz信号，客户需要使用IQxel160搭建MIMO测试系统。IQxel160可以分析和发射连续160MHz以及任意间隔的80+80MHz 11ac信号。

　　单台IQxel的MIMO测试方案

　　IQxel160是莱特波特针对芯片和研发客户推出的测试仪表，支持802.11ac草案中定义的连续和非连续160MHz信号分析。IQxel160中配备两套VSA和VSG硬件资源，除了可以分析160MHz 11ac信号，还可以分析20MHz、40MHz和80MHz的2×2MIMO信号。仪表内部可以实现两套硬件资源的同步和触发。无需额外的配置，用户即可快速实现2×2MIMO测试。

　　IQxel280是莱特波特针对生产线的高吞吐量并行测试方案。IQxel280内部也配置了两套VSA和VSG硬件资源，单台仪表就可以进行80MHz以下信号的2×2MIMO测试。

　　单台IQxel的MIMO测试方案如下图所示：

　　图3：IQxel160和IQxel280 MIMO测试方案

　　希望了解更多的WLAN测试技术，欢迎联系莱特波特，或者登录我们的网站 www.litepoint.com/cn.

作者简介：

　　吕文先生2007年毕业于北京邮电大学，获得电磁场与微波技术硕士学位。长期从事无线电测量、电磁兼容和自动测试系统开发的工作。现就职于莱特波特公司现场服务部门，负责无线局域网测试仪器的应用推广、技术支持和测试方案设计等工作。