本文首要评论天线串扰危害、相位噪声和守时差错对MIMO下行链路体系功能的影响，以及采用了时刻相干多通道示波器和89600矢量信号剖析仪(VSA)软件的故障确诊技能，期望可以协助工程师深化了解差错机制对硬件差错矢量起伏(EVM)功能和体系级射频发射机功能的影响。本文将以LTE作为研讨目标，其概念也可应用到其他信号格局中，例如 Mobile WiMAX。
LTE MIMO参阅信号和EVM
LTE MIMO穿插生成一个贯穿频域和时域的已知信号，称为参阅信号(RS)。该信号是康复MIMO 信号的根底，由于它答应每个接纳天线针对各个发射机树立一个信号参阅。图1显现了怎么将参阅信号的各个符号分配到两个天线下行链路信号的子载波中。
如图所示，y轴标明参阅信号的子载波分配(每六个子载波)，x轴标明时刻穿插。留意，从占用子载波和时刻(符号)两方面查看天线0和天线1之间参阅信号的改变。
图 1DD两个天线的下行链路参阅符码的正交结构
差错矢量起伏(EVM)是描绘射频发射机功能的重要体系目标。经过对RS EVM和复合EVM 进行比较，不只可以协助工程师深化了解发射机硬件规划减损，还可以协助确诊天线串扰、放大器增益紧缩失真、相位噪声和其他差错机制等特定减损。
下面的事例将阐明怎么运用RS EVM和复合EVM 来深化了解或许会影响体系功能差错的减损类型。该事例还将要点研讨发射天线守时差错对参阅信号正交性的影响，并在解说天线串扰、星座图和EVM丈量成果时，阐明怎么考虑这种影响。
事例研讨——MIMO下行链路射频发射机丈量
本事例研讨中运用的四通道 MIMO 测验设置如图 2 左边所示，它是由四个带有恣意波形发生器的安捷伦信号发生器和一个安捷伦四通道Infiniium 90000A系列示波器组成。如下所示，多通道示波器十分合适双通道和四通道 的MIMO 丈量，由于它们供给时刻相干多通道输入、可丈量射频调制载波的宽带宽，以及更深层的存储器来剖析多个数据帧，数据帧可经过 Agilent 89600 矢量信号剖析(VSA)软件进行解调。
运用VSA软件和多通道宽带示波器进行基线四通道MIMO丈量的成果如图2右侧所示。图2左边显现了两层(共四层)空间多路复用数据的16 QAM 物理下行链路同享通道(PDSCH)星座图(此处没有显现第2和第3层)。VSA显视屏的右上方显现了射频频谱图，VSA显视屏的右下方显现了差错汇总表。留意，基线测验事例的剩下复合EVM(VSA 显现屏右下方)小于 0.8%，阐明0层和1层的星座图状况很明晰(VSA 显现屏的左边)。
图 2DD运用 Agilent Infiniium 90000A 系列示波器进行四通道 MIMO 测验设置和基线丈量的成果
多通道示波器和 VSA 软件一般被用于两通道或四通道中频-射频发射机/上变频器硬件被测设备(DUT)，以进行MIMO测验。由于DUT不适于测验，因而需求运用 Agilent SystemVue仿真器建模具有仿真规划减损的四通道射频发射机。每个发射机均由中频/射频带通滤波器、LO 混频器和功率放大器(PA)组成。功率放大器指定了10kHz频率偏置时的LO相位噪声以及1dB增益紧缩点。发射机的输出端运用了定制模型子网，对天线串扰进行建模，然后运用ESG接纳机将仿真的IQ波形(包含仿真的规划减损)下载到四个ESG中，如图3所示。
图 3DD包含相位噪声、PA 增益紧缩和天线串扰减损的仿真射频发射机规划
将仿真波形下载至ESG之后，依照图1所示的测验设置丈量生成的测验信号。ESG输出的生成测验信号以1.9GHz为中心。如图4所示，这些信号由宽带多通道示波器捕获并经过VSA软件进行解调。
图 4DD下行链路射频发射机 MIMO 成果
留意，0层和1层星座图现在显现出严峻的色散(第2层和第3层也显现出类似的色散，但图中没有显现)。乍一看，这与放大器增益紧缩失真或LO相位噪声导致的色散十分类似。
可是，EVM峰值较高(43%)，所以需求对差错矢量频谱(EVM vs. 子载波)和差错矢量时刻(EVM vs. 符号)进行评测，以得出复合EVM成果。这提醒了参阅信号的符号间改变，因而将 VSA 上的下行链路文件修改为只显现参阅信号，如图5所示。
图 5DD参阅信号 EVM 时刻
RS EVM时刻图显现，一对天线体现欠安(参阅信号在天线0/1之间的接连时隙上进行传输，然后是在天线2/3之间。核算多个子载波的RS EVM值，再核算跳变途径的平均值。)
图 6DDVSA MIMO 信息表
为了更深化地讨论，可以查看图6所示的MIMO信息表。该MIMO信息表在显现天线串扰效应方面十分有用：
o 第 1 行：Tx1/Rx0、Tx2Rx0 和T3/Rx0 或接纳天线0上发射天线1-3的串扰
o 第 2 行：接纳天线1上发射天线0、2和3的串扰
o 第 3 行：接纳天线2上发射天线0、1和3的串扰
o 第 4 行：接纳天线3上发射天线0-2的串扰
咱们看到即便通道之间存在串扰，单个RS EVM值仍相对较低。如上所述并参看图1，MIMO参阅信号假如是时刻正交和频率正交，这样RS EVM一般不会遭到天线串扰的影响，这与复合 EVM不同，后者会遭到天线串扰的影响。可是，经过检测MIMO信息表中的RS守时值，显现天线通道规模间的守时差错约为2.3?s至3?s(Tx1/Rx1、Tx2/Rx2、Tx3/Rx3)。这是一个问题，由于守时差错挨近或超越LTE循环前缀的持续时刻(4.69?s)时，可导致RS正交损耗。RS正交损耗会影响丈量精度，例如 MIMO的信息表中显现的串扰值、PDSCH星座图和EVM成果。
考虑一下守时差错对天线串扰丈量成果的影响。只需通道之间的时延远小于循环前缀的持续时刻，不同发射天线的参阅信号便会坚持正交。可是，假如不能满意这个条件，就会损坏正交，然后发生通道间的串扰。再看图1所示的天线端口0，R1子载波方位上的信号功率标明存在串扰。通道间的守时差错或时延会导致R1子载波方位包含前一个符号的功率，VSA 将这种现象解说为通道间的串扰，其成果是陈述的串扰值呈现过错。
如欲查看MIMO信息表陈述的守时差错，需求运用示波器来丈量天线通道间的守时差错，如图7所示。经丈量，生成天线0信号的ESG与生成天线1信号的ESG之间的守时差错约为2.35 ?s，该值与MIMO信息表陈述的RS守时差错有关。
图 7DD运用宽带多通道示波器丈量天线通道 0 和 1 之间的守时差错
天线 1、天线2和天线3 ESG都是从天线0 ESG开端触发。示波器测出守时差错后，可经过调整天线1-3 ESG的码型触发时延来处理守时差错问题。
生成的MIMO信息表(图8所示)显现守时差错现在在134nS之内(仅为循环前缀的2.8%)，可保证RS信号之间坚持正交。现在正确显现的天线串扰值反映了图3中已建模的天线串扰。
图 8DD包含校对守时差错和 RS 正交的 MIMO 信息表
如图9所示，满意RS正交条件后，复合EVM成果现为4.1%，远远低于之前陈述的12.5% 。
图 9DD包含校对守时差错和 RS 正交的复合 EVM 成果
体系工程师可将RS EVM成果和复合EVM成果进行比较，然后确认不同差错机制对射频发射机 EVM差错的影响。例如，天线串扰或许不会影响RS EVM值，但会对复合EVM发生影响。另一方面，其他射频发射机减损，例如相位噪声和PA增益紧缩都可对RS EVM和复合EVM发生负面影响。
总结
四通道MIMO丈量存在许多测验难题，使得故障确诊和调试变得更具挑战性。本文介绍了发射天线守时差错，此差错有或许影响LTE MIMO参阅信号正交，然后影响天线串扰、星座图和EVM 等丈量成果。多通道宽带示波器十分合适进行双通道或四通道MIMO丈量，并有助于确诊发射天线通道之间或许存在的守时差错。经过结合运用宽带多通道示波器和VSA软件，工程师可以从多个不同方面临MIMO信号进行丈量和剖析：时域、频域和调制域，依据丈量成果对硬件功能问题进行故障确诊和阻隔。经过比照RS EVM和复合 EVM，工程师可以了解不同差错机制(例如相位噪声、天线串扰、PA增益紧缩)对射频发射机EVM差错的影响。
