Тестирование многоантенных систем

Системы на основе технологий MIMO (Multiple Input – Multiple Output, множественный вход – множественный выход) получают все большее распространение в сетях беспроводной связи. Они обеспечивают заметное увеличение пропускной способности и надежности линий связи. Использование MIMO-технологий уже предусмотрено в ряде стандартов беспроводной связи, в частности HSDPA, IEEE 802.11n (Wi-Fi), IEEE 802.16e (мобильный WiMAX), Long-Term Evolution (LTE). Поэтому для разработчиков аппаратуры беспроводной связи важно иметь удобные и эффективные средства тестирования систем MIMO. Компания Agilent создала несколько приборов для решения таких задач и разработала схемы тестирования с использованием этих приборов. Рассмотрим, следуя [1], решения Agilent для тестирования MIMO-систем.

Традиционные схемы тестирования беспроводных устройств основаны на подключении их кабелем к эмулятору беспроводного канала, который, в свою очередь, подсоединен к генератору, воспроизводящему сигнал базовой станции (БС). Такая схема позволяет имитировать и многократно воспроизводить различные условия распространения сигналов. Но она не учитывает свойств антенны (диаграммы направленности, коэффициента усиления, поляризации и др.), а также взаимодействия антенны с остальными блоками тестируемого устройства. Для того чтобы исследовать влияние антенн на работу каналов связи нужно использовать методы, где сигнал от базовой станции (или ее эмулятора) передается к приемнику по беспроводному каналу. Использование таких методов предусмотрено многими спецификациями, в том числе 3GPP TS 34.114.

Методы тестирования в MIMO-системах обладают рядом особенностей, вытекающих из специфики генерации, распространения и приема сигналов в этих системах. Так, даже в наиболее простой MIMO-системе 2×2 (две излучающие и две приемные антенны) сигналы распространяются по многим путям, и каждая приемная антенна получает сигналы от каждой из передающих антенн (рис.1а) (здесь и далее рисунки из [1]). Пропускная способность MIMO-систем существенно зависит от степени корреляции сигналов, принимаемых различными антеннами. На корреляцию влияют различные факторы, связанные как со свойствами канала распространения сигнала, так и с характеристиками антенн. Например, антенны MIMO-устройства могут иметь различные диаграммы направленности (рис.1б). Все эти факторы необходимо учитывать при построении системы тестирования MIMO-устройств. Важным моментом при построении тестовой системы является выбор такой модели канала распространения сигналов, которая достаточно точно отражает реальные условия и в то же время достаточно проста в реализации. Тестовые системы, разработанные специалистами компании Agilent, основаны на определенных моделях MIMO-каналов.