??眾所周知，將用于下一代5G無線網絡的技術將是革命性的。 但是在這些5G技術中的任何一種被廣泛采用之前，需要對網絡和信號管理方法進行廣泛的研究和開發以使它們成為可能。 目前，小型蜂窩，毫米波和大規模多輸入多輸出（MIMO）系統被認為是領先的促成因素之一，這使網絡架構師不僅需要了解MIMO的全面基礎架構設計要求， 以及這些多路徑網絡所需的靈活和可定制的信號測試解決方案。 本技術簡介將提供對MIMO架構的各種關鍵因素的理解，并介紹一些用于測試和開發自己的MIMO系統的新穎思路。

??同時無線連接的指數增長，客戶驅動的功能增強以及未來5G世界中更高速度數據速率的必要性的結合，將需要對基礎設施進行大規模的改進。

所有主要的電信公司都在競相增強其移動網絡。

5G：號召性用語

??由于所有主要的電信公司都在尋求增強其移動網絡，以應對未來空前的無線連接穩定性和信號完整性要求，因此，需要穩定的Internet連接的設備數量每天都在不斷增加。實際上，技術研究公司Gartner指出，從智能手機和平板電腦到汽車和火車，手表，服裝，建筑物和機械，當今有64億個設備連接到互聯網。他們預測，到2020年，這一數字將達到208億！分析另一個數據點，2015年，互聯網所有連接的52.7％是通過移動電話建立的，趨勢數據表明，到2017年底，平均水平約為63.4％毫無疑問，如今的5G先驅者的目標似乎是不可能的10 Gb / s的數據速率，增強的頻譜效率，顯著減少的延遲以及顯著改善的功率效率。

旨在解決5G挑戰的3種MIMO架構

??預計5G技術將為全球無線網絡用戶提供突破性的可訪問性。 但是，這個崇高的目標帶來了許多實際挑戰。 例如，網絡提供商發現，越來越需要在城市環境中靠近安裝小型蜂窩小區，以覆蓋人口稠密的小區域，尤其是那些具有高通量需求的區域。 借助三種類型的多輸入多輸出（MIMO）架構，系統工程師正在努力克服這些挑戰。
相反，沒有一種網絡架構能一勞永逸，5G技術服務最終可能會依賴于多種網絡架構的融合，每種網絡架構都傾向于不同的技術組合。

1.小型蜂窩 Small Cells

??Small Cells的大小，范圍和基礎設施基站都已縮小，這是向人口非常稠密的無線服務站邁出的第一步。小型蜂窩有兩種主要類型，硬連線小型蜂窩和網狀網絡小型蜂窩。
??硬連線Small Cells是具有光纖或銅纜連接到已建立基礎設施的回程網絡。
??它們提供了快速的連接并且限制為零干擾，但是價格昂貴并且部署時間很長。網狀網絡Small Cells提供的接入點成本較低，易于部署，但范圍有限，并且受到干擾和延遲問題的困擾。因此，需要用低成本和低等待時間的基礎結構來增強該架構，以彌合大面積和低吞吐量macrocells與目標，高吞吐量Small Cells之間的差距。
??響應即將到來的5G期望，毫米波和大規模MIMO解決方案的發展表明，未來小型蜂窩網絡的發展將包括更先進的技術和異構網絡方法。

2.Millimeter-wave MIMO

??由于在6 GHz以下頻率中存在帶寬限制，因此提供商將通信頻譜擴展到毫米波技術中，以在短距離內提供高水平的吞吐量。
??利用超過6 GHz的頻率的缺點是增加了大氣衰減，導致工作范圍更短，并且成本效益高的硬件解決方案的可用性受到限制。使用多個節點和路徑進行無線路由和切換的工程也非常復雜。盡管如此，毫米波技術確實能夠以較低的功耗提供更高的數據速率，以更低的延遲提供更高質量的連接，并能夠覆蓋傳統的小型蜂窩小區或宏蜂窩無法提供所需吞吐量或帶寬的區域。空間精度。主要的網絡提供商已經開始研究大規模安裝基于毫米波MIMO的微蜂窩，從而為5G基礎設施奠定基礎。

3.大規模MIMO

??大規模多輸入多輸出（MIMO）可以大幅提高頻譜效率，或在較小的帶寬內進行更多并發傳輸，這是5G的主要要求。大規模MIMO接入點配備了數百個天線，可以將效率提高近一百倍，而無需在整個高流量區域分布獨立的基站。
??當前，正在利用多用戶MIMO（MU-MI MO），與將多個天線流定向到單個設備的單用戶MIMO相比，它可以將多個數據流傳輸到多個設備。 MU-MIMO具有使用線性處理技術實現簡單的優勢，并且可以消除不相關的噪聲和小規模衰落的影響。隨著大規模MIMO系統的復雜性，互連，天線，RF和信號處理硬件的數量大大增加，但可能會禁止在成本和基礎設施不合理的某些地區使用它。

MIMO的主要挑戰：線性處理和預編碼

??MIMO中使用的典型線性處理技術是時分雙工（TDD），其中上行鏈路和下行鏈路傳輸是連續發生的。 頻分雙工（FDD）是另一種較少使用的線性處理技術，其中，上行鏈路和下行鏈路同時出現在不同的頻帶上。 但是，盡管FDD傳輸速度更快，但TDD系統還利用了信道互易性，該屬性允許估計發射機處的信道狀態信息（CSI）。 該特性為改善大規模MIMO系統中的信號質量提供了一種優雅的解決方案，因此正成為線性處理的首選方法。
??5G工程師幾乎解決了線性問題，最近就致力于解決其下一個最大的挑戰：開發多種預編碼或波束成形技術，以成功地從同一基站發送和接收多個信號，同時仍保持性能和服務質量 。 困難在于開發波束成形技術，該技術可隨著每個基站的大量天線擴展。
??迄今為止，已經有了大量著名且成功的大規模MIMO系統安裝，在當前4G網絡上提供了大大增強的頻譜效率，大規模MIMO的未來是光明的。 但是仍有很大的發展空間。 例如，使用TDD的大規模MIMO系統的一個已知缺點是，當使用快速導頻序列在接收機（CSIR）上估計CSI時，會導致導頻污染。 當在包括許多大規模MIMO系統的設置中的同信道小區中使用時，這是一個迭代的信號降級問題。

??由于能夠利用信道互易性（一種似乎采用大規模MIMO的智能方法），當今在MIMO系統中更經常采用雙工技術TDD。

MIMO測試解決方案需要與系統本身一樣高效

??盡快建立5G基礎設施的競賽伴隨著對強大，可定制的可測試和測量解決方案的日益增長的需求，這些解決方案可以處理各種潛在的MIMO方法。 與任何新技術一樣，一個共同的目標就是盡可能便宜地完成所有這些工作。 因此，使這些不斷變化的MIMO技術的測試解決方案保持簡單易用至關重要。 但是直到最近，這說起來容易做起來難。 MIMO利用多路徑方案，對每個路徑的測試通常需要數字衰減來調整信號幅度，并進行RF切換以允許在發送和接收路徑之間來回切換。
??USB供電的便攜式測試設備的問世允許簡化和定制的方法來應對這些MIMO測試挑戰，即使在最具挑戰性的大規模MIMO情況下，也可以將具有100多個天線的大型測試臺堆疊在一起。這些測試臺中的天線及其各自的RF電路通常會導致通信通道不對稱，因此在利用通道互易性之前，首先需要進行校準。如今，有校準這些成熟系統的簡單方法，但是正在研究更有效的測試平臺方法，這些方法只需要有限數量的CSI。
??這些測試臺解決方案包括軟件定義的無線電（SDR），其中包括用于時間和頻率同步的組件（例如晶體振蕩器）和中央控制器，通常是筆記本電腦。與這些新的SDR驅動的測試平臺協同工作的研究團隊和現場團隊受益于USB連接的RF開關，這些開關可以減少這些多通道方案中所需的RF端口數量。

如何評估可編程USB連接的設備

??因為這是一個不斷發展的目標，所以5G開發的共同目標是使MIMO和其他技術的測試盡可能簡單，低成本。 在評估便攜式測試設備時，請尋找可提供各種頻率范圍和性能水平的供應商，以滿足您的需求。 他們還應該提供易于安裝和使用的GUI，并具有直接從PC或自供電的USB集線器直接操作多個設備的能力，從而可以有效地動態創建自動測試設備（ATE）。
??緊湊的包裝和堅固的結構還可以使您的設備隨著時間的推移而站起來，以進行不斷的重新布置和運輸。 它們還應易于堆疊或放置在測試架中，并且還應提供與API，DLL和LabVIEW兼容的驅動程序。

結論

??在5G競賽中，不僅可以設計和開發，而且可以有效測試和部署高級MIMO系統的工程團隊將是首屈一指的團隊。
??虹科的USB便攜式測試設備HK-DS系列產品使5G系統設計工程師可以對各種測試條件進行編程，并輕松地從一個地方到另一個地方移動。 HK-DS可編程射頻信號源，可編程數字衰減器，RF開關，放大器和移相器已經被用于多徑切換和衰落場景測試，正在全球范圍內的實驗室和現場進行靈活靈活的MIMO測試。
??HK-DAT6X衰減器具有可編程的設備名稱，可識別多設備設置中的每個特定單元。可以將超過100個設備連接到系統，每個設備都可以單獨編程。

??虹科PRO版本迷你信號源提供了一個多頻帶RF輸出端口，諧波濾波，可選的18GHz輸入功率計以及比標準HK-SG30000L更強大的輸出電平控制。可通過SCPI命令或前面板接口進行完全編程，從而比任何競爭產品都更加靈活。借助全新的低相位噪聲合成器，HK-SG30000PRO面向C，X，Ku，K和Ka頻段開發，測試和對相位噪聲敏感的應用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的不断发展的5G MIMO网络和虹科测试方案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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