MIMO System Testini Anlama ve Önemi

Birden fazla giriş, Multi Çıkış (MIMO) teknolojisi, modern kablosuz iletişimin temel bir taşı haline geldi, bu sistemlerin hem de alıcıdaki birden fazla anten kullanarak performans hedeflerini gerçekleştirmesi için dramatik artışlar sağladı.MIMO testleri IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) altında çalışan 5G Yeni Radyo (NR) temel istasyonlar, fading ortamları arasındaki büyük MIMO dizileri ve karmaşık etkileşimlerin gerçek dünya koşullarındaki performans hedeflerinin gerçekleşmesi için önemlidir.

MIMO'nun geçerliliği, kanal emülatörleri ve aşırı hava durumu (OTA) çok çeşitli propagasyon koşullarını simüle edebilirken, MIMO performansı, kanal sıralama ve müdahale modellerini teslim etmeye son derece hassastır. Test, bu nedenle kanal emülatörleri ve aşırı hava durumu (OTA) test odalarının geniş bir dizi propagasyon koşullarını simüle edebilir. Kapsamlı bir şekilde doğrulama olmadan, MIMO sistemi teorik kazanımlar elde edemez.

MIMO Systems için Temel Metrikler ve Test Yöntemleri

MIMO Validation için Anahtar Performans Göstergeleri

MIMO sistemi performansı için en önemli ölçümler şunlardır:

  • [FONT:0]Throughput:[Dönetici:[Dönetici:0) Farklı kanal modelleri (örneğin, EPA, EVA, ETU for LTE/5G) ve farklı sinyal-to-noise oranları ile ölçülür.
  • [FONT:0)Error Vector Magnitude (EVM): [Dönetici: 1] Bir modulation doğruluk ölçüsü. MIMO sistemlerinde, EVM, verici haçlı, faz gürültüleri veya I/Q dengesizlikleri gibi bozulmaları ortaya çıkarmak için değerlendirmeli.
  • [FONT=0)Block Hata Puanı (BLER) ve Bit Hata Puanı (BER):), Sistemin verileri doğru şekilde kodlayabilme yeteneğini gösterir. MIMO testleri genellikle BLER vs. SNR eğrilerini farklı MIMO modlarında (open-loop, kapalı-loop, bildirim).
  • [FONT=0)Cell Edge Throughput:[Dönetici:[Dönetici:0)Cell Edge Throughput:[Dönetici:[Dönetici: 0) Özellikle büyük MIMO için önemli olan, ki bu kirişin kazanılması, cep sınırındaki kullanıcılar için kritik.Test, yüksek hücre içi müdahale ve düşük SNR ile senaryolar içerir.
  • [FONT:0)Antenna Correlation ve Rank: Desteklenebilir uzaysal akışların etkili sayısı. Antenler arasında düşük korelasyon yüksek rütbe için gereklidir; sistemin kanal sıralamasını değiştirmesine olanak tanır.

vs. Over-the-Air Test

MIMO sistemi testleri ya da yapılabilir:0)[Döneticileri kullanarak antenler farklı avantajları vardır: (Test ve test ekipmanları altında cihaz arasındaki bağlantıların) veya [[Dönemli:2).

  • [FONT:0]Kondüklenmiş test[[Dönetici:0) Yüksek tekrarlanabilirlik ve izolasyonu sunar, MIMO transceivers'in temel bant ve RF zincir performansını karakterize etmek için idealdir. Ancak, kanal bir kablo bağlantılarını bir kanal emülatörü ile kullanır.
  • [FONT:0]OTA testi[DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

MIMO Testinde Kanal Emulation

Gerçekçi kanal emulation MIMO'nun geçerliliğinin kalbidir. Modern kanal emülatörleri zaman zaman kaybı gecikmeleri, Doppler geçişleri ve uzaysal korelasyonları ile birden çok fading yollarını simüle edebilir. MIMO testi için, emülatör, kanallarını aktarma ve anten elementlerine eşit bir matrise destek olmalıdır (örneğin, 4x4 MIMO 16 fading yolu gerektirir).

  • Standart kanal modelleri için destek (3GPP TDL-A/B/C, CDL, WINNER II) ve kullanıcı tanımlı modeller.
  • Spasal kanal, açısal ve açısal yayılmaya modellemek için modelleme.
  • MIMO zengin veya düşük hacimli ortamlara eşlik edebilecek korelasyon matrisleriyle ilgileniyor.
  • Büyük test vakalarını yürütmek için test otomasyon yazılımı ile entegrasyon.

Anahtar Standartları MIMO Test ve Geçerlilik

MIMO testleri birkaç endüstri standardı tarafından yönlendirilir. Bu standartlarda karşı çıkmak, farklı satıcılar arasındaki fark ve adil karşılaştırmayı sağlar.

IEEE 802.11 Standartları (Wi-Fi)

IEEE 802.11 ailesi, MIMO'nun (VHT) ve 802.11ax (HEW) değişikliklerini ile birlikte Wi-Fi cihazlarını test protokollerini tanımlar (Wi-Fi 6)[FLT 1:0)[M) modlamada belirtilen test protokolleri, [FLT 1:0), MIMO ile birlikte çoklu erişim (OFDMA) ve testlerin hem MU-MIMO desteği hem de uzaysal olarak tekrarlamaları onaylar.

3GPP 4G LTE ve 5G NR için özellikleri

3. Nesil Ortaklığı Projesi (3GPP), MIMO için hücresel ağlarda en kapsamlı özellikleri geliştirir.InETHFLT:0)LTE Bülteni 8 ve ötesinde), MIMO performans testi TS 36.101 (Kullanıcı Ekipmanı) ve TS 36.141 (Base İstasyonu) için test kurulumları, MIMO'nun sabitli test elemanları ve 64 puanlı yazıcılar ile ilgili olarak önemli ölçüde daha karmaşık hale gelir.

CTIA OTA Test Sertifika Değerlendirme

CTIA (şimdi Telekomünikasyon Sanayi Birliği'nin bir parçası) endüstri tarafından tanınmak için sertifika verilir (TIS), ve MIMO'nun OTA ortamındaki performansı için sertifika verilir.STR:0)MIMO OTA testi[Döneticileri test etmek için ölçüm yöntemleri tanımlanır[Döneticileştirilmiş güç (TRP), toplam izotropik hassasiyet (TIS), ve MIMO'nun her yıl OTA ortamındaki performansı ile ilgili olarak, MIMO'nun test edilmesi gerekir.

Diğer İlişki Standartları

  • [FONTT:0)ITU-R Tavsiye M.2135-1: IMT-Advanced ve IMT- (5G) sistemleri için değerlendirme kriterleri ve kanal modelleri tanımlayabilme ve uzaysal kanal modeli (SCM) ve büyük MIMO değerlendirmeleri için genişletilmiş versiyonları içerir.
  • [FONTSI:0)ETSI EN 301 893 (5 GHz RLAN): ), Avrupa'da kapalı kablosuz LAN ekipmanları için, DFS ve güç kontrolü de dahil olmak üzere.
  • [FONT=0)IEEE 802.11be (Wi-Fi 7): ) Önümüzdeki standart 320 MHz kanal ve 16 uzaysal akışlar tanıtıyor, son derece yüksek bağlantı ve çok bağlantı operasyonu için yeni test yaklaşımlarını gerektiren.

MIMO Testinde En İyi Uygulamalar ve Geçerlilik

En iyi uygulamaları uygulamak, MIMO testlerinin hem verimli hem de güvenilir olmasını sağlar. Aşağıdaki öneriler endüstri deneyimine ve standartlar geliştirmeye dayanmaktadır.

Kapsamlı Bir Test Planı Oluşturun

Herhangi bir test başlamadan önce, ayrıntılı bir test planı bunu geliştirmeli:

  • Her MIMO modu ve konfigürasyon için özel performans gereksinimleri (edput, EVM, BLER) tanımlayın.
  • Dağıtım senaryosu (kapı, açık, şehir, kırsal) ve frekans bandına dayanan ilgili kanal modelleri seçin.
  • Tüm gerekli test ekipmanlarını listeler: sinyal jeneratörleri, analizörler, kanal emülatörleri, OTA odaları ve yazılım araçları.
  • Donanım güncelleştirmeleri veya tasarım değişiklikleri sonrasında performans regresyon test vakalarını yakalamak için regresyon testi vakaları içerir.

Kalibrated Test Ekipmanı Traceability ile

MIMO testlerinde kullanılan tüm ölçüm cihazı, ulusal standartlara karşı düzenli olarak kalibre edilmelidir. Bu, vektör sinyal jeneratörleri, spektrum analizörleri, güç metre ve kanal emülatörleri içerir. OTA testi için, odanın kendisi alan üniforması ve çapraz-polarizasyon izolasyonu için sertifikalandırılmalıdır. Kalibrasyon, sonuçların farklı laboratuvarlarda tekrarlanabilir ve zamanla tekrarlanabilir olmasını sağlar.

Egzersiz Otomatik Test

MIMO testi, modulation, kodlama oranı, uzaysal akışların sayısı ve kanal koşulları içerir. Manual testleri pratik değildir.En iyi uygulama, [[Dönetici:0)Keysight PathWave).Rohde & Schwarz WinIQSIM2) gibi bir test otomasyon çerçevesini kullanmak ve ayrıca sürekli entegrasyon (CI) boru hatları ile de entegre etmek.

Real-World Field Denemeleri ile Geçerlilik

Laboratuvar testleri tekrarlanabilirken, MIMO sistemleri en sonunda gerçek dünya koşullarında performans göstermelidir. Test sürüşü veya referans üssü istasyonları ile yapılan çalışmalar, elover performansı, sınırsız bantlar veya çevresel etkilerden gelen müdahale gibi, sorunsuz bir şekilde sorunları ortaya çıkarabilir (foliage, yağmur).

Doküman Thoroughly ve Traceability

Her test, içeren bir kayıt üretmelidir:

  • Test yapılandırması (hardware, Software version, kanal modeli, frekans, sıcaklık).
  • Raw sonuçları ve herhangi bir istatistiksel işleme.
  • Hedef özellikleri hedeflemek ve / veya kontrol kriterleri.
  • anomalilerin gözlemleri (örneğin, şaşırtıcı emisyonlar, s.)

Kapsamlı dokümantasyon, sorun giderme, uyumluluk sertifikası ve kalite denetimleri destekler.

Interference ve Coexistence Test

MIMO sistemleri genellikle paylaşılan spektrumda çalışır (örneğin, 5 GHz'de radar ile Wi-Fi) veya diğer kablosuz teknolojilere yakın olarak (örneğin, LTE ve Wi-Fi in unlicensed bands). Testler ve müdahale jeneratörleri önerilir.

MIMO Testlerinde Ortak Zorluklar

Anten Karşılıklı Coupling ve Kullanıcı Body Effects

Mobil cihazlarda antenler sıkı bir şekilde uzayılır ve karşılıklı darbeden muzdariptir, bu da verimlilik ve alters radyasyon modellerini azaltır. Bu etki, cihazın bir baş / el phantoms yakınında yapıldığında frekans bağımlıdır ve değiştirebilir. OTA testi ile insan vücudu phantoms gerçekçi kullanımda senaryolarda performans doğrulamak için gereklidir. CTIA testi planı belirli bir kafa ve el phantomlar için MIMO testi içerir.

Massive MIMO Test Kompleksi

64 veya daha fazla anten elementli 5G baz istasyonları için, her kiriş desenlerinin her kombinasyonunu test edin ve kullanıcı zamanlaması hesaplamalı olarak pahalı olmalıdır.Mükemmel 5G büyük MIMO test çözümleri[Dönetici ve kiriş kodubook.Test kirişi yakınlaştırma zamanı ve kiriş izleme hızıyla ilgili olarak ölçümler için bir referans sağlayabilir.Testler hızlama süresi ve kirişler, hareket hedef emülatörleri ile karmaşık testler gerektirir.)Keysight 5G büyük MIMO testleri)

Zaman-Varying Channels ve Mobility

MIMO sistemleri yüksek hareketliliği desteklemek için tasarlanmıştır (vehüler 5G'de 500 km/h) Test, birkaç kHz ve hızlı değişen kanal koşullarına kadar, kanal emülatörleri, en yüksek Dopplerlara karşılık gelen oranları takip edebilecektir.

Multi-Vendor Interoperability

MIMO performansı, test altında cihaz arasındaki etkileşime ve ağ ekipmanlarına bağlı olabilir. Farklı temel istasyon satıcılarla (IOT) tutarlı davranışları sağlamak için kritiktir. Bu özellikle MU-MIMO çiftliği ve CSI geri bildirim gibi kuruluşlar için geçerlidir.

Kablosuz standartlar geliştikçe, MIMO test metodolojileri ilerlemeye devam edecektir. Anahtar eğilimleri şunları içerir:

  • [FONT:0]AI-Enhanced Test: Makine öğrenme algoritmaları otomatik olarak sorunlu kanal koşullarını tanımlayabilir ve test dizilerini optimize edebilir. AI ayrıca sınırlı test verilerine dayalı performans tahmin etmek için de kullanılır.
  • [FONT:0) Yüksek Frequencies ve Entegre Antenler: mmWave ve alt-THz frekanslarında, MIMO sistemleri, yüzlerce elementle fazlanmış dizileri kullanacak. Test, diziler ve dinamik kirişli yöntemlerle iletişimsiz OTA yöntemleri gerektirir.
  • [FONT:0) Tam-Duplex MIMO:[Dönetici:[Dönderlik ve resepsiyon aynı frekans bandında eş zamanlı olarak test etmek, kendi kendini kınayan yeni metrikler gerektirecektir.
  • [FONT:0)Network-Based Test:[Dönetici laboratuar testleri yerine, sürücü testlerini kullanarak ağ çapında MIMO performans testi ve crowd-sourced verileri, ortalama MIMO gibi ölçümler ile canlı bir ağ üzerinden daha yaygın hale geliyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

MIMO sistem testleri ve geçerlilik karmaşıktır, ancak kablosuz cihazlar ve ağların kullanıcılar ve operatörleri tarafından talep edilen yüksek veri oranları ve güvenilirliklerini sağlayan temel metrikleri, Endüstri standartlarını IEEE, 3GPP ve CTIA'dan alan ve test planlama, otomasyon ve belge için en iyi uygulamaları takip eden süreçlerdir.MIMO-PC testlerini piyasaya uygun olarak gerçekleştirir.