多输入多输出(MIMO)技术是诸如移动WiMAX及3GPP长期演进(LTE)等无线通信技术的关键技术。MIMO 系统可以克服因多径衰落、干扰以及频谱资源有限而遇到的接收问题。

大多数测量仪器解决方案可以解调LTE MIMO数据，并且提供发射机测试解决方案，包括波形、频谱、星座及EVM测量。由于所有的高级组件都在MIMO接收机中，完整的MIMO测试流程需要包括MIMO接收机测试，测量误码率(BER)性能指标。

设计系统(ADS)为LTE时分双工(TDD)系统提供一套业界的完整模型库。该模型库提供了时频同步模块，信道估计模块等高级组件模型。

ADS连接解决方案(Connect Solution)将安捷伦测量仪器与仿真软件无缝连接，为LTE频分双工(FDD)/TDD MIMO系统提供完整的测试方案。在安捷伦上海开放实验室已经创建及设立了一个用以测试2x2 WiMAX MIMO系统的 MIMO项目。ADS连接解决方案同时支持发射机及接收机的MIMO测试解决方案。

MIMO 测试系统安装

图1：2x2 MIMO系统结构框图。

下面将以 2x2MIMO系统作为例来讨论MIMO测试系统，如图1所示。测试系统将按照图2进行设置和配置。

图2：2x2MIMO系统的测试系统结构图。

首先，ADS生成LTE TDD MIMO信号并将其发送到两台安捷伦信号发生器(ESGc/MXG/PSG)，其中一台(上面一台)设置为主信号源，另一台设置为从信号源。主信号发生器上的Event 2端口连接到两台信号发生器各自的Pattern Trigger In端口。测试系统使用两台信号发生器(相同型号)且两台发生器之间使用10MHz的参考频率连接。来自这两台ESGc的RF输出发送至双通道DUT，该DUT可以是真实的MIMO信道，或者是MIMO接收机分支的一部分。DUT输出信号被一台安捷伦双通道道分析器(Infiniium Scope或VSA)捕获并发送回ADS，以进行后期处理并测量诸如波形、频谱、星座、EVM及BER等系统性能。

为便于使用ADS CS，创建了一个LTE TDD MIMO项目，如图3所示。这是该项目中针对多径衰落条件下的MIMO TDD信号产生的而设计的。RF源用于ADS仿真中的RF MIMO信号生成。生成的MIMO信号被传送至MIMO信道，然后MIMO仿真信号通过ESG Sink 1及ESG Sink 2被传送至安捷伦ESG信号发生器。如果信道模型被关闭，两台ESG的RF输出将提供与发射天线处的信号相当的测试信号。否则，RF输出将提供与接收天线处的信号相当的测试信号。，ADS不仅发送数据，而且还发送控制ESG的命令。在该设计中，有三个变量块。

图3：针对LTE TDD MIMO信号生成的ADS设计。

这些块中的参数也供ESG共享以控制RF载频、输出信号功率及其它参数。

图4显示了针对MIMO信号捕获和测试的设计。两个矢量信号分析仪控制模块(VSA Source)连接到一台安捷伦双通道分析仪，从双通道DUT的输出中捕获测试波形送回ADS；然后，波形被发送至ADS中的MIMO接收机模块以对MIMO信号进行解调、解映射和解码，从而测量波形、频谱、星座、EVM及BER。ADS为在时域及频域中进行同步、恢复相移及估计信道提供了一组模型，且ADS MIMO接收机在LTE TDD MIMO条件下工作状态优异。注意，ADS MIMO接收机类似于一台标准接收机，为MIMO开发人员提供参考信号和测量。这些参考可以帮助MIMO设计人员对MIMO接收机进行故障诊断。

图4：针对MIMO信号测量的ADS设计。

测试结果

使用LTE TDD MIMO CS项目对基于图2的MIMO系统进行测试。首先，执行图3所示的MIMO信号生成设计，以将MIMO信号发送至ESG/MXG/PSG。然后执行图4所示的MIMO测量设计。来自ESG RF输出的测试信号通过一台双通道分析仪被捕获回ADS，且ADS对之进行分析以获得波形、星座、EVM及BER信息。在图5中，通过使用ADS数据服务器，测试结果被收集到一起并显示出来。如其所示，所有测量结果皆为良好，正符合期望值。

图5：发射天线的来自ADS CS的MIMO测试信号。

本文小结

MIMO是无线通信的关键功能。发射测试并不足以验证MIMO系统。因为所有组件均位于MIMO接收机中，所以必须考虑MIMO接收机测试。大多数MIMO测量解决方案可以在发射天线解调MIMO数据。但是，这些解决方案无法帮助客户进行任何接收机测试或对MIMO接收机进行故障诊断。ADS提供了一组独特的 LTE TDD MIMO模型以帮助客户设计LTE TDD MIMO系统。ADS连接解决方案能够集成安捷伦信号发生器及信号分析器，从而不仅为发射机，也为接收机提供LTE TDD MIMO测试解决方案。