Eine flexible Prüflösung für drahtlose Kommunikationsstandards

Anbieter zum Thema

Bürklin GmbH & Co. KG

dataTec AG

Cadlog Group

National Instruments Germany GmbH

Der Vektorsignal-Transceiver auf Basis eines FPGAs

Im Jahr 2012 hat National Instruments den Vektorsignal-Transceiver (VST) für PXI vorgestellt: Er kombinierte einen 6-GHz-HF-Signalgenerator und 6-GHz-HF-Signalanalysator mit einem vom Anwender programmierbaren FPGA. Und das in einem PXI-Modul. Dank der HF-Leistung konnte der VST für unterschiedliche Prüfanwendungen sowohl in Forschung und Entwicklung als auch in der Produktion eingesetzt werden.

Zusammen mit den programmierbaren FPGAs sind schnellere Messungen und Kanalemulationen möglich. Da sich drahtlose Techniken stetig weiterentwickeln, sind auch immer wieder neue Ansätze und Lösungen für den Entwurf und das Testen von HF-Geräten gefragt. Aus diesem Grund hat National Instruments die zweite Generation seines VST entwickelt. Das kompaktere Modul bietet eine höhere Bandbreite, einen erweiterten Frequenzbereich und einen größeren FPGA.

Im Laufe der letzten zehn Jahre ist die von drahtlosen Kommunikationsstandards genutzte Bandbreite stetig größer geworden. So hat sich beispielsweise die WLAN-Bandbreite seit 2003 von 20 über 40 auf mittlerweile 160 MHz (802.11ax) erhöht. Auch bei Mobilfunkkanälen zeigt sich ein deutlicher Anstieg von 200 kHz (GSM) auf heute 100 MHz (LTE-Advanced). Dieser Trend wird von zukünftigen Techniken wie LTE-Advanced Pro und 5G noch weiter verstärkt werden. Insbesondere bei Halbleitertests müssen Messgeräte häufig eine deutlich größere Bandbreite bereitstellen als vom Signal tatsächlich belegt wird.

Werden beispielsweise HF-Leistungsverstärker mit digitaler Vorverzerrung (DPD) getestet, muss das Prüfsystem zunächst ein Modell des Verstärkers extrahieren, dann das nichtlineare Verhalten ausgleichen und anschließend ein korrigiertes Signal ausgeben. Für erweiterte DPD-Algorithmen ist dabei häufig die drei- bis fünffache Bandbreite des ursprünglichen HF-Signals erforderlich. Das bedeutet, dass zum Testen von LTE-Advanced-Signalen mit Bandbreiten von 100 bis zu 500 MHz und für ein 802.11ac/ax-Signal mit 160 MHz sogar bis zu 800 MHz an Bandbreite nötig sein können. Eine wesentliche Verbesserung der zweiten Generation ist die Echtzeitbandbreite von 1 GHz.

Modularer Aufbau und Synchronisieren der Daten

Aktuelle Kommunikationsstandards von WLAN bis Mobilfunk setzen auf komplexe Mehrantennentechniken. Dabei werden MIMO-Konfigurationen verwendet, die sowohl für höhere Übertragungsgeschwindigkeiten durch mehrere räumliche Streams als auch geringere Fehlerraten durch Beamforming sorgen. Aufgrund der Vorteile werden die Wireless-Techniken der nächsten Generation wie 802.11ax, LTE-Advanced Pro und 5G noch komplexere MIMO-Modelle mit bis zu 128 Antennen pro Gerät unterstützen.

Allerdings stellen MIMO-Konfigurationen den Entwickler vor neue Hürden, was den Geräteentwurf und -test angeht. Denn je mehr Ports ein Gerät hat, desto mehr Kanäle müssen synchronisiert werden. Um MIMO-Geräte zu testen, müssen HF-Prüfsysteme daher in der Lage sein, mehrere HF-Signalgeneratoren und -analysatoren zu synchronisieren. Hierbei spielen auch der Formfaktor und das Synchronisierungsverfahren des Messgeräts eine wichtige Rolle. Da die zweite Generation des VST einen kleinen Formfaktor bietet, lassen sich in einem PXI-Chassis mit 18 Steckplätzen – davon ein Steckplatz für den PXI-Controller – bis zu acht VSTs synchronisieren.

Wireless-Prüfsysteme der nächsten Generation müssen über Software entwickelt werden können, da es durch die zunehmende Komplexität von Prüfanwendungen immer wichtiger wird, die Firmware des Messgeräts individuell an die jeweiligen Anforderungen anpassen zu können. Die Messgeräteleistung lässt sich bereits erheblich steigern, wenn beispielsweise Funktionen wie Regelung, Messbeschleunigung, Echtzeitsignalverarbeitung oder Synchronsteuerung des Prüflings direkt auf dem Messgerät ausgeführt werden.

(ID:43743919)