頻譜趨勢
無線通信的市場需求持續(xù)加速,，同時伴隨著向數(shù)據(jù)應用的轉移，比如短信息,、網(wǎng)絡瀏覽和GPS等應用,。這些應用需要更高的數(shù)據(jù)傳輸率來實現(xiàn)更佳的用戶體驗，這需要在有限的頻譜上采用新的傳輸方式,。一些相當有效率的調制方式和數(shù)字編碼算法得到了采用,，與此對應的是不斷提升的信號帶寬——從上世紀90 年代的300kHz 增長到了今天的40MHz。
通信技術的趨勢
也許日前無線通信技術最顯著的趨勢就是從單輸入單輸出（SISO）架構到復雜的多輸入多輸出（MIMO）架構的轉變?，F(xiàn)今的無線電設備多采用單發(fā)射機和單接收機的SISO架構,，信息在一個時間段采用單種數(shù)字符號在單一信道進行傳輸。比如在目前的Wi-Fi系統(tǒng)中,，在一個時間點只采用一個天線發(fā)射或接收一個射頻信號,。采用此方式，天線經(jīng)常需要切換到最好的信號路徑,，但每個天線在一個時間段只能接收一個頻段的一個數(shù)據(jù)流,。從SISO到MIMO的轉移允許在多載波上同時傳輸上百種符號。MIMO采用多載波射頻信號來傳輸更多信息,，并在同一頻段上傳輸所有信號,，在占用相同帶寬的情況下大大改善了頻譜效率。這一改變是由消費者對移動電話服務不斷增加的需求和數(shù)字信號處理器（DSP）價格的不斷下降所驅動的,，結果是帶來了高帶寬的無線通信系統(tǒng),。MIMO技術目前可以在廣泛的商用無線通信設備上得以采用，比如移動電話,、 PDA和筆記本電腦,。直接結果是為那些消費設備帶來更高的數(shù)據(jù)傳輸率,。
測試的趨勢和挑戰(zhàn)
MIMO采用多信號傳輸和接收將頻譜效率帶到了一個新的水平，然而,，更高的頻譜效率意味著更復雜的系統(tǒng),。比如說WiMAX系統(tǒng)，采用了正交頻分復用（OFDM）來實現(xiàn)多種符號的并行傳輸,。從SISO到MIMO的轉變讓測試工程師面臨許多值得注意的新挑戰(zhàn),。復雜的MIMO 和OFDM帶來的第一個挑戰(zhàn)是測試儀器可以支持的空間流（spatial streams）的數(shù)量。比如說,，WLAN和LTE都支持四路空間流,，而目前的WiMAX 使用Matr ix A 和Matrix B兩路空間流。接收機測試的挑戰(zhàn)是將混合在一起的信號分解成多路的單獨信號或碼流,。然而,，最大的挑戰(zhàn)還是同步。傳輸多路信號需要在多個信道之間實現(xiàn)相位和采樣對準（sampling alignment）的精確同步,。這意味著信號分析儀和信號發(fā)生器必須進行精確的同步,，來實現(xiàn)精確的和可重復的測量。
在MIMO的發(fā)射機中RF載波的相位也需要得到控制,。這允許天線波束調整到不同的方向,。通過將天線波束調整到兩個不同的方向，通信效率可以得到較大的提升,。今天,，多數(shù)儀器平臺都被設計為SISO應用，不能方便的調節(jié)RF載波的相位,。即使那些具備MIMO測試能力的儀器也需要說明RF載波必須處于穩(wěn)定（比如,，RF 載波間具有低的抖動）并具有可調整的幅度。然而,，對于下一代測試儀器來說,，精確的相位控制是必須的。另一個測試儀器的挑戰(zhàn)是帶寬（BW）,，MIMO信號特別需要測試儀器具有寬的BW。比如說,，WiMAX和LTE目前具備20MHz的BW要求,，而WLAN802.11n需要40MHz的BW。
在今天的無線設備中越來越多樣的移動通信標準得到采用,，或者制造商可能會采用不同的標準生產(chǎn)各種設備,。因此，測試儀器需要適用多種主流的移動通信標準（如 GSM,、GPRS,、EDGE,、WCDMA、CDMAOne 和CDMA2000等）,。測試儀器必須有能力對每個標準做出精確的測量,，比如需要保證較小的誤差向量幅度即EVM（EVM在EDGE系統(tǒng)中相當重要）。而因為新的移動通信標準被制造商采用,，測試儀器也面臨更新的問題,。理想來說，制造商希望能用最簡單和成本最低的方式（比如僅改變軟件）來更新測試儀器,，以應對新的移動通信和調制標準,。
產(chǎn)業(yè)對于成本敏感的需求
如今的無線設備變得越來越復雜，競爭壓力日趨增大,，利潤率被壓的很低,。同時，測試越來越難,，單位成本面臨增大的壓力,。面對縮小的利潤，制造商想盡一切辦法來降低成本,，這就包括降低測試儀器以及測試的成本,。這不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)過程中，同樣體現(xiàn)在研發(fā)過程中,，在這兩種環(huán)境下,，對于更多功能、更高吞吐量和更簡單操作的測試設備需求越來越強烈,。對于多空間流的WLAN,、LTE 和WiMAX系統(tǒng)的測試，首要目標就是在不犧牲性能的前提下保持每信道流測試成本的降低,。然而,，測試儀器的成本，特別是在WiMAX系統(tǒng)中,，往往會成倍的增加,。比如，為了得到N輸入和M輸出,，每個輸入-輸出需要一個獨立的發(fā)射機和一個接收機,，或者說一個信號發(fā)生器和一個信號分析儀。更加先進的測試儀器的設計考慮了以上所談到的這些因素,。比如,，吉時利（Keithley）公司的下一代MIMO 測試平臺讓增加對新信號標準和MIMO選項的測試更加簡單和便宜。該平臺包括吉時利公司的2920射頻矢量信號發(fā)生器,、2820矢量信號分析儀,、2895 MIMO同步單元和SignalMeister波形生成軟件,。該平臺支持最大8 ×8 MIMO 系統(tǒng)測量，這種MIMO系統(tǒng)應用在目前商用的8 02 . 1 1n Wi-F i,、8 02 . 1 6 e 移動WiMAX Wave 2 和未來的4G 標準LTE（長期演進）和UMB（超移動寬帶）上,。
這些測試能力得益于目前產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新，比如,，基于DSP的軟件無線電（SDR）架構的快速采用改變了測試需求,。基于SDR的儀器可以生成或調制幾乎是任何信號（目前可以達到40MHz的調制帶寬）,，而只需要進行軟件的更新,。這讓測試儀器使用壽命大大增長，因為更新測試系統(tǒng)更加簡單,。DSP技術還提供了突出的性能,，包括極低EVM（典型值小于0.5%）的EDGE信號的生成。這實現(xiàn)了精確的,、可重復的信號,，降低了測量誤差。同樣的,，基于DSP的信號分析儀可以在每個通道和每個符號基礎上測量低水平的EVM,。
DSP 技術同樣提供了高的吞吐量，它允許快速調諧,，可以在低于一毫秒時間內在大部分頻段切換頻率,。同樣的，不同幅度信號的建立時間也只需要幾個毫秒,。一個DSP平臺配置了一個大量的相應波型的存儲記錄,，這讓用戶可以在存儲器中記錄大量的波型來實現(xiàn)立即調用。
通過將這些技術最有成本效益的結合在一起,，下一代RF測試儀器讓設備制造商能夠持續(xù)降低總體測試成本,。他們可以執(zhí)行更多更快的測試，縮短產(chǎn)品上市時間,，同時保證產(chǎn)品能達到關鍵的性能參數(shù)要求,。