高效的MIMO OTA双通道测试方法(1)

 现代的无线通信技术如LTE，HSPA +和WiMAX，都采用MIMO(多输入/多输出)技术实现了数据传输速度的提高。相应地，天线测试系统(OTA)也同样需要升级到支持MIMO的测试模式。本文介绍了一种简单而且经济的测试方法来验证MIMO设备的OTA性能，包括各向同性灵敏度(EIS)和吞吐率。

1 MIMO OTA测量需要新的测量方法

高质量的无线通信设备需要一个近似全向性的天线，OTA(天线性能测试)测试就是用来评估此天线的性能。如今，OTA测试是无线设备认证测试时的一个重要测试项目： 在暗室环境中，得到辐射发射功率和接收灵敏度的三维方向图。目前，标准的OTA测试都是 SISO模式(单输入/单输出)，如主流的2G，3G和WLAN的802.11a，b，g等设备，其主要的测试指标是TRP(总辐射功率)和TIS(总各向同性灵敏度)，采用的标准是CTIA或3GPP系列。

而现在，MIMO技术得到大量的采用，目的是提高数据应用时的网络性能。由于采用空分复用技术，分配频谱的信道容量得以显著提高，但是新的传输技术也带来了新的测试要求。

2×2 MIMO有两路下行数据流，因而UE(用户设备)需要两支接收天线，为了达到最好的性能，我们希望接收天线之间的相关性尽量小，方便各自同时接收不同的数据流。为了评估整体接收天线的性能，只是分别评估每支接收天线的性能是不够的，MIMO设备的OTA性能测试需要在以下工作机制下进行测量：

●发射分集工作模式(冗余数据流，提高接收灵敏度)。

●空分复用工作模式(多路数据流，提高吞吐量)。

LTE的调制解调器通常工作在室内。客观存在的多径效应，让它从各个角度实现多路接收，因此在OTA测试时，也需要对它进行全三维的分析评估，即球面的测量方法提供了与真实工作情况相似的条件。

2 高效的MIMO OTA测试方法：双通道测试方案

2G和3G中SISO的OTA测试是强制的，通常我们希望原有的天线暗室就可以直接满足SISO和MIMO的应用，也希望现有的SISO OTA测试系统可以方便地升级到MIMO OTA的测试。罗德与施瓦茨的双通道测试法可以方便地实现这样的需求。

双通道测量法是一种检验MIMO设备OTA性能直接有效的方法。距离UE相同距离处，放置两支双极化、入射角可转动的测试天线，分别发射不同的MIMO下行信号。各种方位角和极化方式的组合，便可得到UE天线的总体特征。如图1所示，OTA暗室内包含4个角度定位装置： 角定位器，两支测试天线：ANT DL1，ANT DL2，呈10 °(模拟乡村)或90 °夹角分布(模拟城市);以及一支通信天线：ANT UL; 此外，暗室边还有一个射频接入板可允许5路射频通道连接到暗室内的天线;外部设备包括基站模拟器(R&S CMW500)和一个开关矩阵(R&S OSP130)。

图1支持双通道法的MIMO OTA测试系统TS8991方框图

双通道测试法也可以用来验证方向图和负载阻抗可随环境自适应变化的智能天线。由于在测试过程中无需任何辅助射频电缆连接到测试天线的端口，因此可以确保EUT天线的阻抗特征与实际使用情况完全一致。