多路输入、多路输出（MIMO）是现有的智能天线技术的一种，可以极大的提高通信性能。MIMO能够以更高的频谱效率来提供更高的数据速率，使其对工作在较强多径环境中的无线通信系统有着极大的吸引力。由于这个原因，3GPPLTE、IEEE802.16（WiMAX™）和 802.11n 等无线标准最近都已采用或正在考虑采用这项技术。预计将来所有的 4G 无线通信系统都会采用 MIMO 技术。
在较强的多径环境中，空间分集和MIMO（在合适的信噪比和干扰条件下）在增强信号的稳定性、提高系统容量的同时，也增加了MIMO 自身的复杂性。对于开发和集成 MIMO 接收机的研发工程师来说，这是一大难题：如何才能快速而精确地在真实信道条件下对接收机进行测试，如何才能在设计周期的早期阶段发现并排除出现的故障呢？这些功能对于最大限度地提高接收机性能、降低设计的不确定性和缩短开发周期至关重要。
MIMO介绍
在无线通信系统中，多天线系统通过在一个密集的多径散射环境中放置独立的天线来实现空间分集。这些系统可采用多种不同的方式来完成，以获得分集增益来克服信号衰落和提高系统性能。一般说来，多天线技术有三种：空间分集、空间复用和波束成形。MIMO系统使用的是空间复用技术。在具有较强散射的环境中，独立的数据流会同时向不同的天线发射，以增加有效数据速率。MIMO空间复用技术至少需要2 台发射机和 2 台接收机，而且接收机必须在同一地点（即，同一设备）。由于发射机无需在同一设备中，因此在 MIMO 的上行链路中可以同时使用两部手机。在这种情况下，数据传输需要保持同步（例如，手机的功率电平和定时需要保持协调一致）——一个由基站来完成的过程（正常蜂窝通信的一部分）。
MIMO系统在接收和发射时均使用了多路收发信机。由于MIMO支持在给定的带宽情况下,单位时间和带宽下能够传输更多的比特，因此它能提高频谱效率，使系统能够同时满足多名用户对高数据速率的要求。由于无需增加额外带宽就可提高频谱效率、提供更高的数据速率和数据吞吐量，因此 MIMO 对于无线通信系统具有极大的吸引力。
在MIMO技术中，“输入”和“输出”均是对包括天线在内的无线信道而言的。多个发射机同时将其信号输入到无线信道，然后这些信号的组合再同时从无线信道输出到多个接收机，从而获得性能增益。对于下行链路的通信来说，一个基站（BS）包括具有多路发射天线的发射机，一个移动站（MS）包括具有多路接收天线的接收机。
图1.SISO、SIMO、MISO和MIMO（2x2）系统的天线和信道配置
无线系统（使用多路天线）中发射机和接收机的基本配置如图1所示。每个单独的箭头都代表着两路天线（包括可能的直接视线（LOS）路径）之间的所有信号路径，以及由于周围环境的反射、散射和衍射而生成的无数个多径信号。单路输入单路输出（SISO）系统（过去用于无线电和电视广播，以及早期的第一代蜂窝网）包括LOS 路径和所有存在于这条无线链路的多径信号。单路输入多路输出（SIMO）和多路输入单路输出（MISO）系统要求发射机或接收机使用单路天线。当需要从一个使用单天线的移动设备向一个包含两路或多路天线的基站( BS) 或 WLAN 接入点传输上行链路数据时，SIMO 尤其有用。MISO 主要用于使用发射分集来传输下行链路的数据。
图1还描述了2x2 MIMO 系统。发射机配有两根天线，并有两路独立的发射信道；接收机也配有两根天线，具有两路独立的接收信道。通过使用多种天线对的组合，如 3x3 和 4x4，我们还可以组成多种其他的 MIMO 系统。在 MIMO 系统配置中，发射机和接收机的天线数量也可以不等，如在 MxN 的配置中，发射天线的数量M与 接收电线的数量N并不相等。
面临的挑战
在无线通信系统中，无线信道是决定系统性能的一个关键因素，因此，了解和研究信道的相关特性（例如，路径损耗和多径衰落）是接收机设计的一个关键部分。为了确保MIMO达到最佳工作状态，工程师必须对MIMO 接收机进行精确测试，这是一个非常艰巨的任务，工程师必须对给定 MIMO 系统中的大量测试场景进行测试。
完成这个任务有多种方法。我们以典型的2x2MIMO系统为例，我们可以使用两个单独的 SIMO 信道仿真器来模仿发射和接收天线对之间存在的四个独立的信道。但是 SIMO 信道仿真器并不能准确的提供 MIMO 信道之间的相关性——一个测试系统性能的重要特征，因为实际信道在某种程度上是相关的。工程师也许愿意在“真实”的无线环境中直接测试，但是由于信道非常敏感，而且是不可控制、不可重复的,当需要在不同环境下进行测试或需要进行移动性测试时，这种方法也是不可行的。另一方法是使用基于软件工具来生成真实的 MIMO 信道，虽然这个方法对射频和基带功能测试有一定的帮助,但是,这种方法耗时较长，并且也无法提供实时的测量结果。因此，尽管有这些方法，当今的研发工程师仍然需要一个更好的方法——一种专门针对 MIMO 的复杂性而设计的方法，来进行 MIMO 接收机测量。
提供快速、精确的解决方案
安捷伦科技公司的PXBMIMO接收机测试仪有效地解决了在实际无线信道条件下测试 MIMO 接收机的难题（图 2）。它提供了支持最新 LTE 和 WiMAX 标准的全新的通用信号生成和信道仿真功能，可以快速生成真实条件下的 MIMO 环境和 MIMO 信道，并可生成包括多径衰落和信道相关性在内的实际衰落场景。PXB MIMO 接收机测试仪提供多达 4 个基带发生器（BBG）、8 个衰落模拟器、业内最宽的120 MHz 带宽、用户可自己定制的 MIMO 相关性设置（例如，预定义的信道模型、天线方位图和相关矩阵）并可支持 2x2、2x4 和 4x2 MIMO 的测试和故障诊断。
图2.PXBMIMO 接收机测试仪是为研发工程师测试 MIMO 接收机而设计的。仪器可运行 Agilent Signal Studio 信号生成软件，从而为工程师提供业内最新的符合标准的信号生成功能。
