多入多出(MIMO)天線系統的多樣性和持續發展特性迫使測試公司要努力走在行業要求的前面。根據完成測試的場所不同，從學術和行業研發實驗室到產品質量認證和制造，或是從IC到基站到手機，具體要求都有相當大的變化。研發實驗室中驗證尖端性能的最新測試測量技術，以及針對美國和其它地區的高成本效益生產測試近來都在發生變化。

不同的MIMO種類

2012年MIMO領域發生了很多變化。作為智能天線技術的一部分，MIMO無需額外帶寬或提高發射功率就可以提供更高的數據速率和更好的頻譜效率(bits/second/Hz)。當然，在發射(Tx)和接收(Rx)端使用多根天線并增加數據處理會提高系統復雜性以及相關的測試要求。

也許在實現MIMO測試時的首要問題是理解目前存在的變化。不同類型的MIMO及其與其它多天線技術的混淆問題十分普遍(見表1)。

MIMO是4G/長期演進(LTE)的一部分。兩種不同類型MIMO，即時分(TD)LTE或LTE TDD(TD雙工)與頻分(FD)LTE或LTE FDD(FD雙工)之間的主要差異是部署每種協議所需的頻譜類型，Azimuth Systems公司高級營銷經理Erik Org表示。

“在使用頻分LTE時，你需要成對的頻譜，一個頻段用于上行鏈路，另一個頻段用于下行鏈路，因為上行鏈路和下行鏈路是同時工作的。”Org指出。每臺無線電設備的信號發射和接收是同時進行的。在使用時分(TD)時，發射在一個時隙進行，而接收在另一個時隙進行。因此實現TD協議不需要成對的頻譜。

在使用多用戶或MU MIMO(802.11ac)時，并不是為單個用戶提供雙倍的數據速率，而是兩個用戶共享雙倍數據速率。“實際上并不是提高可用的數據速率，而是增加了覆蓋率。”Spirent Communication公司產品營銷經理Mike McKernan表示，“在這種蜂窩系統中你可以使用單個MIMO信道支持另一個用戶。”

“在使用MU MIMO時，你可以有多臺接收機，這樣就可以使用帶4根天線的單臺發射機，同時可以使用多臺接收機(最多4臺)，每個接收機有其單獨的天線，甚至你可以實現包括3臺接收機、其中一臺有2根天線的組合。”美國國家儀器(NI)公司射頻與無線測試部產品營銷經理Raajit Lall表示(圖1)。

圖1：單用戶MIMO允許將多根天線只連接到單臺設備。多用戶MIMO允許多個用戶當作空間上分布式的發射源，從而提高效率。

手機制造商通常使用傳導或有線測試方法得到的實驗室測試結果和服務提供商的現場測試結果的不同催生了MIMO空中(OTA)測試。第3代合作伙伴項目(3GPP)標準組織正在努力明確如何通過MIMO OTA測試減少實驗室測試和現場測試之間的差距，安捷倫科技公司(Agilent)電子測量部門無線營銷計劃經理Jung-ik Suh指出。

測試設備供應商提供了不同的OTA測試方法。安捷倫提供的兩級MIMO OTA測試方法試圖盡可能提高用戶的投資回報(ROI)并完善OTA測試結果。“在MIMO OTA測試方面大概有三種建議，3GPP正在與安捷倫等測試供應商合作，以確定哪種是最好的方法。”Suh透露。

波束成形不一定需要MIMO。“采用多根天線的波束成形技術可以通過定向波束改善無線系統性能，它不僅能提高數據速率和覆蓋率，而且對目標接收機的干擾也更小。”Suh指出。不過，當與MIMO結合在一起時，MIMO波束成形就成為了TD-LTE和LTE-Advanced技術中一個規劃的部分。

“最初的LTE-Advanced研發工作集中在載波聚合上面，目標是要提供更寬的頻帶，實現高達1Gbit/s的更高數據速率。不過一些領先的研發團隊也在開發多至8×8的MIMO。”Suh指出。

問題：規范狀態

當前的測試需要考慮許多還未完稿和批準的標準。作為MIMO LTE-Advanced驗證過程的一部分，CTIA、國際無線通信產業協會正在進行參考天線測試。CTIA采用已知好的設備和不良設備進行測試設備的比較。

“這些已知好的和已知不良的設備將被分發出去，以便CTIA能夠驗證人們獲得的結果是否跟期望的一致，以后會有許多這方面的工作。”Spirent公司的McKernan表示。

TD LTE MIMO也在持續改進中。雖然業界為FDD和TDD的使用定義了廣泛的頻帶范圍，但有許多頻帶至今沒有用到。“去年，人們的注意力更多地放在TDD 38-41頻段。“Azimuth公司的Org指出。他希望2.5GHz至2.7GHz頻段中會發生一些變化。全球的運營商特別是中國運營商將考慮采用TD LTE，因為這種技術具有不對稱地分配頻譜或分配容量的優勢。

在無線局域網(WLAN)領域，Wi-Fi聯盟基本上確定了哪些MIMO版本是強制性的，哪些版本是可選的。對于最新的WLAN標準802.11ac來說，測試3×3正在成為許多芯片組供應商面臨的強制要求。“3×3肯定是最新WLAN標準要求的。”國家儀器公司的Lall認為，“LTE并不要求8×8，但許多研發實驗室都開展了這方面的測試。”

一些專家認為，802.11ac在2013年底前有可能無法全部完成。安捷倫公司電子測量部LTE市場計劃經理Jan Whitacre認為，最終定稿至少還要一年。沒有供應商建議直到規范最終定稿才購買測試設備。

測試策略

雖然正在發生的許多MIMO變化是不確定的，但這些變化都是暫時性的。現在正是實現測試變化的時候。MIMO的預期變化已經公布好幾年了。在許多情況下，它們最終會或緊急得到批準。另外，當測試公司開發出測試設備來解決已知或計劃的變化時，設備或平臺的易用性(針對設置和使用)得到了大幅簡化。

在有些情況下只需軟件發生改變。例如，國家儀器已經在平臺設計中準備好了滿足面向未來實現的10×10和更高系統的要求。因此，現在購買這類設備的客戶完全可以在多年后仍滿足變化的測試要求。

“這是我們有意做出的決定，也是PXI平臺背后的首要想法。”國家儀器的Lall表示，“將它擴展到20×20也沒有技術方面的限制，而10×10系統我們肯定已做過測試。”

誠然，那些由于所有條件可能沒有全部到位而無法馬上決定購買測試設備的公司如今也很難決策。如果一家公司等待太久而沒有購買設備對最終規范進行測試，那就很可能落后于競爭對手。如果設備提供商是規范開發的密切接觸者，并且在其平臺和產品開發中考慮了規范要求，那么提前購買測試設備的風險可以被降到最低。