Анализ сигналов MIMO для 5G NR

Легко настраиваемое испытательное решение для высокоскоростного многоканального захвата сигналов 5G NR

Измерительная задача

Современная технология мобильного радиодоступа 5G New Radio (NR) базируется на улучшенной мобильной широкополосной связи (eMBB), сверхнадежной связи с малой задержкой (URLLC) и массовой межмашинной связи IoT (mIoT) для обслуживания вертикально-интегрированных отраслей. Массовые антенные системы с множеством входов и выходов (MIMO) и формирование диаграммы направленности — две важнейшие фундаментальные технологии 5G NR. Эти технологии являются ключевыми факторами и основными компонентами развертывания сетей 5G, которые призваны повысить удовлетворенность конечных пользователей, увеличить пропускную способность и покрытие и в конечном счете обеспечить высокую эффективность использования спектра. Преимущество использования технологии формирования диаграммы направленности (луча антенны) на базе массовой технологии MIMO заключается в повышении мощности лучей для целевого пользователя в нужном направлении наряду со снижением мощности луча для соседних пользователей.

В результате повышается эффективность сетей, увеличивается энергетический потенциал линии связи и улучшается защита от помех и их подавление. Для передачи сигнала в нужном направлении требуется обеспечить формирование диаграммы направленности антенны. Эта технология реализуется путем формирования относительного фазового сдвига для каждого соседнего потока входных сигналов. Введенный фазовый сдвиг (разность фаз) должен поддерживаться на постоянном уровне, чтобы генерируемый луч был стабильно ориентирован в нужном направлении. Определение разности фаз входного сигнала на каждом уровне MIMO имеет существенное значение для сравнительного анализа качества формируемой диаграммы направленности. На каждом уровне MIMO необходимы фундаментальные измерения характеристик передаваемых сигналов 5G, таких как модуль вектора ошибок (EVM), мощность передачи и коэффициент ACLR. Всегда выгодно выполнять такие измерения на различных уровнях MIMO в согласованном режиме для получения коррелированных результатов измерения. Многоканальный согласованный захват сигнала 5G в параллельном режиме также повышает эффективность измерения.

Решение от компании Rohde & Schwarz

Осциллограф R&S®RTP (или R&S®RTO) и ПО векторного анализа сигналов R&S®VSE составляют легко настраиваемое испытательное решение для анализа сигналов MIMO для 5G NR благодаря входному каскаду с высокой скоростью захвата сигналов и многоканальному режиму работы R&S®RTP/R&S®RTO. R&S®RTP — высококлассный 4-канальный осциллограф. Этот осциллограф, оснащенный программным I/Q-интерфейсом R&S®RTP-K11, обеспечивает повышающее и понижающее преобразование захватываемого сигнала 5G MIMO FR1. Высокая частота дискретизации вплоть до 40 млрд отсчетов/с приводит к формированию более длительной I/Q-записи длиной до 80 млн отсчетов.

Серийно выпускаемый инструмент анализа, встроенный в ПО R&S®VSE, оснащенное опциями R&S®VSE-K144 и R&S®VSE-K146, позволяет выполнять удобную постобработку дискретизированных выходных I/Q-данных из R&S®RTP/R&S®RTO. Измерительные возможности опций R&S®VSE-K144 и R&S®VSE-K146 для одноканальных и многоканальных измерений соответственно упрощают выполнение полноценных параметрических ВЧ-испытаний в ПО R&S®VSE, включая измерения фазы на каждом уровне MIMO. Сводная информация по формированию диаграммы направленности на каждом уровне MIMO обеспечивает превосходный обзор распределения ресурсов PBCH, PDSCH и CORESET, соответствующего антенного порта (AP) и соответствующих измерений фазы. Осциллограф R&S®RTO с программным I/Q-интерфейсом R&S®RTO-K11 обеспечивает наличие альтернативного экономически эффективного решения, которое охватывает диапазон частот 5G вплоть до 6 ГГц.

Применение

При совместном использовании опций R&S®RTP-K11/R&S®RTO-K11 и R&S®VSE-K144 можно выполнять традиционные параметрические измерения характеристик ВЧ-сигналов 5G NR, например модуля вектора ошибок (EVM), погрешности частоты, спектра мощности, неравномерности сигнала и сигнального созвездия, используя один канал.

Добавление R&S®VSE-K146 к этому сочетанию позволяет проводить измерения в многоканальном режиме, в котором поддерживается одновременное выполнение захвата, понижающего преобразования и измерения до четырех уровней MIMO.

Опция R&S®VSE-K146 дополняет измерения с помощью R&S®VSE-K144 возможностью измерения фазы, разности фаз относительно опорной антенны и сводной информацией по формированию диаграммы направленности следующим образом:

Функция RS Phase (Фаза RS) измеряет фазу несущих, которые заняты различными опорными сигналами (PDSCH, PDCCH и т. д.) на различных антенных портах (AP).

Функция RS Phase Difference (Разность фаз RS) измеряет разность фаз различных антенных портов (AP) относительно опорного антенного порта.

Функция Beamforming Summary (Сводная информация по формированию диаграммы направленности) отображает фазовые характеристики для каждого распределения, используемого опорными сигналами абонентского оборудования (PDSCH, CORESET, CSI-RS и т. д.) в числовой форме.

На приведенном ниже снимке экрана показан обзор измерений, поддерживаемых опцией R&S®VSE-K146.

Заключение

Осциллограф R&S®RTP/R&S®RTO и ПО R&S®VSE удовлетворяют потребность в проверке сигналов MIMO для 5G NR. Благодаря высокой скорости захвата сигналов и многоканальным функциональным возможностям осциллографа R&S®RTP/R&S®RTO уровни MIMO и сигнальные характеристики формирования диаграммы направленности могут анализироваться быстро и согласованно.

Источник: https://www.rohde-schwarz.com/ru/applications/-mimo-5g-nr-application-card_56279-788736.html