5G-NR-Millimeterwellen Release 17: HF-Transceiver testet Chipsätze bis 71 GHz

Das unlizenzierte Spektrum bis 71 GHz wird traditionell von nicht-zellularen Standards wie 802.11ad und 11ay genutzt. Um die HF-Chipsätze bis 71 GHz bewerten zu können, ist ein spezieller Testaufbau notwendig. Zwei Firmen bündeln dazu ihre Kompetenzen.

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Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

FlowCAD EDA-Software Vertriebs GmbH

NetModule AG

Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG

Mit Release 17 erweitert 3GPP den 5G-New-Radio-Standard (5G NR) bis Mitte 2022 auf 71 GHz. Mit dem erweiterten Frequenzspektrum muss auch die Bitübertragungsschicht angepasst werden, insbesondere zwei neue Unterträgerabstände mit 480 kHz und 960 kHz. Außerdem müssen größere Signalbandbreiten von bis zu 2 GHz unterstützt werden. Das neue Frequenzbandes ist für HF-Transceiver-Hersteller nicht unproblematisch.

Die aktuellste Generation von HF-Transceiver-Chipsätzen, die bisher die Standards IEEE 802.11ad und 802.11ay unterstützten, hat Rohde & Schwarz zusammen mit Sivers Semiconductors jetzt für 5G NR-Signale bis 71 GHz getestet. Für die gemeinsamen Tests stellte Sivers Semiconductors ein Evaluierungskit als Prüfling zur Verfügung, das auf dem RFIC-Chip (Radio Frequency Integrated Circuit) TRXBF01 und dem HF-Antennenmodul BFM06010 basiert.

Der Testaufbau im Detail

Der RFIC-Chip unterstützt IEEE 802.11ad/ay Signale bis 64 QAM über den gesamten Frequenzbereich von 57 bis 71 GHz. Der Testaufbau bestand aus dem R&S SMW200A Vektorsignalgenerator. Dieser unterstützt Frequenzen bis 67 GHz und im Overrange-Modus bis 72 GHz.

Ergänzt wurde der Testaufbau mit dem R&S FSW85 Signal- und Spektrumanalysator, der über eine integrierte Signalanalysebandbreite von bis zu 8,3 GHz verfügt und HF-Frequenzen bis 90 GHz unterstützt. Die auf dem CATR-Antennenkompaktmessverfahren basierende R&S ATS1800C 5G NR-Millimeterwellen-Messkammer vervollständigte den Aufbau für Over-the-Air- (OTA-)Tests.

Release 17 des 5G-NR-3GPP-Standards

Zur Validierung der Sender-Performance des Prüflings liefert der R&S SMW200A ein differenzielles analoges IQ-Basisband-Signal an den Prüfling, der die IQ-Modulation des Signals und die Aufwärtsmischung auf die gewünschte HF-Frequenz durchführt. Das erzeugte Signal entspricht Release 17 des 5G-NR-3GPP-Standards und verwendet einen Unterträgerabstand von 960 kHz sowie eine Modulationsbandbreite von 2 GHz.

Der Prüfling fokussiert seinen Sendestrahl, der von 16 einzeln ansteuerbaren Antennenelementen erzeugt wird, in der Hauptstrahlrichtung auf den CATR-Reflektor der R&S ATS1800C. Dieser bündelt das Signal für die Feed-Antenne und führt es dem Eingang des R&S FSW85 zu, der dann das Signal vollständig 3GPP-konform analysiert.

Die Empfänger-Performance des Prüflings

Um die Empfänger-Performance des Prüflings zu testen, erzeugt der R&S SMW200A das 5G-NR-HF-Signal bei 64 GHz (FR2-2), während er mit der Feed-Antenne der R&S ATS1800C verbunden ist. Die Feed-Antenne richtet das Signal auf den CATR-Reflektor, der Fernfeldbedingungen innerhalb einer hochwertigen Quiet Zone (QZ) mit einem Durchmesser von 30 cm schafft.

Der integrierte Positionierer ermöglicht wiederholbare HF-Messungen des Prüflings in der QZ. Der Chipsatz von Sivers Semiconductors konvertiert das empfangene Signal ins Basisband, das mit einem R&S RTP Oszilloskop erfasst und mit der R&S VSE Vector Signal Explorer Software oder dem R&S FSW Signal- und Spektrumanalysator zur individuellen Signalanalyse verarbeitet wird.

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