Wie sich flexibel Signale für 5G erzeugen und analysieren lassen

Anbieter zum Thema

dataTec AG

ISH Ingenieursozietät GmbH

DMB Technics AG

Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG

Worauf es bei den verwendeten Testgeräten ankommt

Die Bedienung spielt bei den Testgeräten eine entscheidende Rolle: Softwareoptionen sind der Schlüssel für schnelle und genaue Messungen. So ist es mit der Option R&S SMW-K114 zusammen mit dem R&S SMW200A möglich, OFDM-Signale zu erzeugen. Dabei definiert der Benutzer Parameter für OFDM wie die FFT-Größe, die Anzahl der belegten Unterträger, die Cyclic-Prefix-Länge und die Sequenzlänge in Form der Anzahl der OFDM-Symbole.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Auf der Allocation-Registerkarte lassen sich verschiedene Zuweisungen definieren. Für die Benutzerdaten-Zuweisungen können diverse Modulationsschemas bis hin zu 256 QAM verwendet werden. Die 5G-Spezifikation von Verizon Wireless sieht die Trägerbündelung von bis zu acht Trägern mit 100-MHz-Bandbreite vor. Der R&S SMW200A gibt verschiedene Signalformen wieder, sodass ein Mehrträgersignal mit bis zu acht Trägern möglich ist. Das Signal lässt sich optimieren.

Auf der Registerkarte Carrier Table (Bild 2) kann jeder der acht Träger einzeln durch eine Waveform-Datei, die sich beispielsweise mit der Softwareoption R&S SMW-K114 erzeugen lässt, definiert werden. Der Offset zur gewählten Trägerfrequenz von 28 GHz wird durch den definierten Trägerabstand bestimmt und automatisch angewandt. Für jeden Träger kann eine bestimmte Verstärkung, Phase oder Verzögerung festgelegt werden. Mit den Signalen lassen sich die Komponenten charakterisieren. Bei Messungen kann die Signalgüte durch die Prüfung des Fehlervektorbetrags (EVM) während eines Leistungspegel-Sweeps von -15 dBm bis 0 dBm bestimmt werden.

Wird das Signal untersucht, dann unterstützt eine Signalanalysesoftware. So lassen sich beispielsweise IQ-Daten vom Spektrumanalysator erfassen, nachbearbeiten und die Ergebnisse wie Leistungsspektrum, Konstellationsdiagramm, EVM vs. Unterträger und/oder Symbol anzeigen. Nach der Festlegung dieser Grundeinstellungen kann der Anwender das Signal über HF mit einem angeschlossenen Vektorsignalgenerator empfangen.

Alternativ kann eine beliebige Waveform-Datei (ARB) direkt in die Software geladen werden. Rohde & Schwarz empfiehlt, mit einer ARB-Datei zu starten, da diese idealen IQ-Daten während der IQ-Modulation, Aufwärtsmischung, Verstärkung, Abwärtsmischung und Demodulation nicht durch die analogen Komponenten der Geräte verfälscht werden.

Korrekturen für die Phase, Zeit und Frequenz

Die Ergebnisse entsprechen in diesem Fall dem idealen EVM für das konfigurierte Signal. Ist alles korrekt konfiguriert, kann der Konfigurationsdatei-Wizard durch einen Klick auf eine Schaltfläche im Menü gestartet werden. Der Anwender lädt die IQ-Daten in den Konfigurationsdatei-Wizard; anschließend definiert er die Konfigurationsdatei, indem Korrekturen für die Phase, Zeit und Frequenz entweder automatisch oder manuell bei der Anpassung der Konstellationspunkte mit Hilfe eines Schätzalgorithmus vorgenommen werden.

Die Auto-Schaltfläche hilft, wenn man mit suboptimalen IQ-Dateien arbeitet. In der 5G-Spezifikation von Verizon Wireless basiert das primäre Synchronisierungssignal (PSS; gleich wie in LTE) auf Zadoff-Chu-Folgen mit verschiedenen Root-Indizes. Das neu definierte ES- (Extended-Synchronization-)Signal verwendet einen festen Root-Index, aber zyklische Verschiebungen auf Symbolbasis, was dem Empfänger die Erkennung der Symboltaktung ermöglicht. Das ist für den Beamforming-Erfassungsprozess wichtig.

Das Bild 4 zeigt eine BPSK-Modulation, die dem sekundären Synchronisierungssignal entspricht, sowie eine QPSK-Modulation, die von dem Extended Physical Broadcast Channel (xPBCH) genutzt wird. Die 16-QAM-Konstellation wird dazu verwendet, um die vom Extended Physical Shared Data Channel (xPDSCH) transportierten Daten zu modulieren. Hat der Anwender alle angezeigten Konstellationspunkte zugewiesen, wird die Konfigurationsdatei fertiggestellt. Danach lässt sich die Datei speichern und direkt wieder in die Software laden, um die erfasste IQ-Datei wieder zu demodulieren.

Literatur

[1] „Spectrum frontiers rules identify, open up cast amounts of new high-band spectrum for next generation (5G) wireless broadband“, FCC, 14. Juli 2016, http://transition.fcc.gov/Daily_Releases/Daily_Business/2016/db0714/DOC-340310A1.pdf

[2] http://www.5gtf.org/, Juli 2016

[3] „Views on numerology for NR“, NTT DoCoMo, Mai 2016, R1-165439

[4] „On scalable numerology“, Ericsson, August 2016, R1-167040

[5] „5G Waveform Candidates“, Application Note, Juni 2016, https://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_application/application_notes/1ma271/1MA271_0e_5G_waveform_candidates.pdf

​

* Andreas Rössler ist Technologie-Manager für Mobilfunk bei Rohde & Schwarz in München.

(ID:44564416)