- 高效的MIMO OTA双通道测试方法[图]

图2显示了4个不同的LTE调制解调器的传导测量结果。测试采用下行2×2MIMO的开环空分复用，16QAM调制，数据吞吐量与绝对下行功率的函数曲线如图所示。此时是采用两根射频线缆连接BSE到UE的天线端口，得到的结果提供了此传输机制和BSE设置下的灵敏度性能参考值。由于两路接收没有耦合，因此此时达到最大的空间分极。也就是说，MIMO的吞吐量测试在传导模式时具有最好的灵敏度，此时的接收性能只取决于UE接收机的性能。

图2　传导测试模式，数据吞吐量与绝对下行功率的函数

由图2可见。UE2和UE4具有最好的接收灵敏度。UE1的灵敏度差了大约4dB。UE1，UE2，UE3工作在频带7（2.6GHz）。UE4工作在频带20（800MHz）。

辐射测试模式，发射天线对在不同的空间方位角对UE进行测试，每个方位角还有4种极化方式的组合（见图3）。平均的吞吐量（RS EPRE）是各种测试结果的线性平均。UE2利用其内置的天线；UE2 ExtAnt 则是采用两支分开半波长正交极化的外置天线连到UE2的天线端口，这样的布置提供了最好的MIMO天线性能，因为外置天线的布置确保了最大的空间分极和极化分极。

图3　辐射测试模式，数据吞吐量与绝对下行功率的函数

UE4的MIMO天线性能产生了巨大的性能降低。即使它在传导测试时达到了最好的MIMO灵敏度，但它在辐射测试时的平均吞吐量是很差的。同样要达到最大吞吐量的一半，UE4比UE2多需要5dB的下行功率。实测结果与理论的预期是一致的：因为UE4是工作在频带20（800MHz），波长大约为频带7的3倍。但UE4与UE2的外形尺寸是一样紧凑的，因此很难将UE4的天线设计成与UE2达到一样的空间分极和极化分极的效果。

除了吞吐量，其它的OTA参数也可由双通道法得出，如EIS，TIS等。MIMO的EIS（有效各项同性灵敏度）3D分布图可由R&S AMS32系统软件自动生成（见图4），此时的接收功率对应5%的误块率（BLER）。

图4　UE4的MIMO EIS 3D分布图

4  MIMO OTA测试方法的标准化进程

与OTA标准最相关的标准化实体是美国的CTIA和3GPP的RAN4。当前，多种不同的MIMO OTA测试方案进行了提交和讨论。测试方法的最后确定取决于测试结果的质量（换句话说，是否可以判断好的设计与不好的设计），也要考虑系统的复杂度，这与方案的投资成本是紧密相关的。此外，测试时间也是一个需要考虑的方面。欧洲的“COST行动 2100”已经奠定了MIMO OTA测试的基础。新的“COST行动 IC1004”已于2011年夏天启动，它将会大大推动标准化的进程。

5  结束语

为了得到MIMO OTA性能的完整描述，需要两支发射天线在各个入射角方向对UE天线进行三维的测试，而且还需要各种极化方式的组合。传导测试以及辐射测试相结合的分析方法，可用来判断问题是出在无线设备的天线设计上，还是本身接收机的性能上。

双通道测试法还可以用来检验多径传播效应（衰落）。此时，需要在MIMO OTA的TS8991测试系统里增加一台带衰落模块的R&S AMU200A基带信号发生器，可实现将R&S CMW500产生的下行数据流进行衰落模拟。

罗德与施瓦茨的双通道测试法的另一大优点是可以在原来的SISO测试系统基础上方便地进行升级，只需增加第二个角度定位器控制系统以及第二支测试天线。大大地降低了成本，也满足了业内客户的需求。