Automatisierte Spektrumbereinigung in LTE- und 5G-Mobilfunknetzen

Spektrumbereinigung in Mobilfunknetzen wird immer wichtiger, da die Betreiber neue Bänder nutzen, die zuvor von anderen Diensten belegt wurden. Dies gilt insbesondere für die Markteinführung von 5G NR.

Mit 5G NR wird ein weltweiter Einsatz von TDD-Netzen in einem bisher unbekannten Funkumfeld eingeleitet, in dem unerwünschte Sender Störungen im Uplink erzeugen, die von den netzeigenen Downlink-Signalen verborgen werden. In solch einem Szenario wird die Ortung von Funkstörungen zu einer besonderen Herausforderung. Zum Einsatz kommen herkömmliche, manuelle Verfahren, die durch die automatische Erkennung von Störsignalen stark unterstützt werden können, bevor das Netzwerk aktiviert wird.

Automatisierte Aufzeichnung von Störsignalen mit dem R&S®ROMES4NPA Network Problem Analyzer.
Automatisierte Aufzeichnung von Störsignalen mit dem R&S®ROMES4NPA Network Problem Analyzer.

Ihre Anforderung

Die Aufgabe besteht darin, neue Frequenzbänder für den Einsatz und die Aktivierung von LTE- oder 5G-NR-Netzen vorzubereiten, indem man das Funkumfeld charakterisiert und Maßnahmen zur Spektrumbereinigung durchführt. Zur ersten wesentlichen Aufgabe gehören die Identifizierung und Beseitigung von externen Störquellen, die für die größten Probleme im Uplink verantwortlich sind. Dieser Prozess gewinnt beim Ausbau eines neuen TDD-Netzes immer mehr an Bedeutung, da sich die Downlink- und Uplink-Signale dasselbe Frequenzband teilen und nur zeitlich getrennt sind. Bei TDD-Installationen verbergen die netzeigenen Hochleistungs-Downlink-Signale die Uplink-Störungen, wenn man Spektrummessungen im Zuge der Störsignalsuche durchführt.

Somit wird der Prozess zur Detektion und Beseitigung von Störquellen komplexer als bei FDD-Systemen. Zudem empfehlen wir dringend, dass Sie Störungen identifizieren, bevor das TDD-System aktiviert wird. Falls sich diese Aufgabe automatisieren lässt, wird sich der Zeitaufwand und die Komplexität dieses Prozesses deutlich reduzieren.

Folgende Aufgaben müssen durchgeführt werden, bevor das Netz eingeschaltet wird:

  • Identifizieren und Kartieren der Störquellen
  • Übergabe des Standorts, der Frequenz und der Spektralform an die Teams für die Störsignalsuche
  • Auffinden und Beseitigen der Störquelle

Automatisierte Lösung von Rohde & Schwarz

Die Abarbeitung der oben genannten Aufgaben beginnt mit der Durchführung einer Messfahrt im betroffenen Bereich mit einem schnellen und empfindlich scannenden HF-Empfänger, um den Standort, die Frequenz und die Spektralform der Störquellen zu detektieren und aufzuzeichnen. Die Ergebnisse werden anschließend an ein Tool für die Nachverarbeitung zur weiteren Analyse und Identifikation von Signalen übergeben, die bestimmte Kriterien erfüllen, z. B. ein minimaler Empfangssignalpegel.

Verglichen mit dem „herkömmlichen Ansatz“, direkt Störsignalsuch-Teams, die mit Spektrumanalysatoren und tragbaren Empfängern ausgerüstet sind, in die relevanten Bereiche zu entsenden und manuell nach Störungen zu suchen, besitzt die obige Methode drei wesentliche Vorteile. Erstens ist die Identifizierung von potenziellen Störsignalen und ihrer Eigenschaften weit schneller als beim Einsatz manueller Verfahren. Zweitens kann die Sammlung von Daten, die den zeitraubendsten Teil darstellt, deutlich schneller und mit weniger qualifiziertem Personal durchgeführt werden, da die Sammlung und die Analyse der Daten getrennt erfolgen. Drittens werden Experten aus den Störsignalsuch-Teams effektiver, da sie sich nur auf die vorgegebenen Orte, an denen Störungen auftreten, konzentrieren.

Die Beseitigung der Störungen, die den zweiten Schritt im Prozess der Spektrumbereinigung bildet, lässt sich mit einem geeigneten Peilsystem wie dem R&S®MNT100 Empfänger in Kombination mit der R&S®MobileLocator Software automatisieren.

Die Lösung zur Spektrumbereinigung besteht aus:

  • einem Netzwerk-Scanner (wie dem R&S®TSMW, R&S®TSMA oder R&S®TSME)
  • der R&S®ROMES4 universellen Softwareplattform für die Netzwerkoptimierung und Fehlersuche
  • der R&S®ROMES4NPA Netzwerkproblem-Analysesoftware für die Nachverarbeitung

Wesentliche Merkmale und Vorteile

Die einzigartige Testlösung von Rohde & Schwarz bietet als Alleinstellungsmerkmal einen Netzwerk-Scanner, der in einem integrierten Paket an die Analyse- und Nachverarbeitungssoftware gekoppelt ist.

Wesentliche Vorteile für die Anwender:

  • Beschleunigung des Spektrumbereinigungs-Prozesses mit automatisierter Identifizierung der Störquellen
  • Effizienterer Einsatz von Experten, da die Sammlung von Daten von den Analyseprozessen getrennt ist
  • Höhere Zuverlässigkeit der gesammelten Daten: das Risiko von wiederholten Testfahrten wird reduziert, da sich die vorgegebenen Messkonfigurationen verteilen lassen und so die Qualität der Messergebnisse sichergestellt ist
  • Ein Gesamtüberblick der Störungssituation mit Hilfe des extrem empfindlichen Scanners, der eine schnelle und eindeutige Trennung zwischen bereinigtem Spektrum und Störquellen ermöglicht
  • Hocheffiziente Datensammlung dank eines sehr robusten Betriebs und der Fähigkeit der Messfahrt-Software, große Datenmengen zu verarbeiten
  • Einfache Analyse, Einrichtung und Modifizierung mit Hilfe des integrierten Nachverarbeitungs-Tools
  • Zeitersparnis aufgrund der schnellen Analyse: zwei Stunden Messfahrtdaten werden üblicherweise in zwei bis drei Minuten analysiert

Aus der weiteren Analyse der Störsignale kann man eindeutig eine Häufung im Bereich von 725 MHz bis 735 MHz erkennen (siehe Screenshot unten).

Die wesentlichen Merkmale dieser Lösung sind:

  • Zentrale Steuerung der Messungen: vordefinierte Messkonfigurationen lassen sich verteilen, sodass eine gute Qualität der Messergebnisse sichergestellt ist
  • Ein extrem empfindlicher Scanner (kann die gesamte Uplink-Bandbreite von 30 MHz mit –130 dBm DANL scannen) ermöglicht eine schnelle und präzise Unterscheidung zwischen bereinigtem Spektrum und Störquellen
  • Mit dem sehr schnellen Scanner lassen sich mehr Daten während der Messzeit sammeln (oder kürzere Messzeit für die gleiche Menge an Daten)
  • Bewährte Messfahrtplattform, die große Datenmengen verarbeiten kann
  • Schnelles automatisiertes und integriertes Tool zur Nachverarbeitung
Die tragbare Lösung zur Spektrumbereinigung: der R&S®TSMA autonome Mobilfunknetz-Scanner und die R&S®ROMES4 Messfahrt-/Messgang-Software
Die tragbare Lösung zur Spektrumbereinigung: der R&S®TSMA autonome Mobilfunknetz-Scanner und die R&S®ROMES4 Messfahrt-/Messgang-Software
Lightbox öffnen

Die Abbildung zeigt den R&S®TSMA autonomen Netzwerk-Scanner, der batteriebetrieben ist und problemlos in eine Umhängetasche passt, um den Komfort bei Messfahrten bzw. Messgängen zu erhöhen. Die R&S®ROMES4 Messfahrt-/Messgang-Software läuft auf dem „Next Unit of Computing“-PC, der im R&S®TSMA integriert ist. Die Software wird von einem GPS-Empfänger und einer Funktion zur Kartierung unterstützt. Die Messungen werden von einem Tablet aus gesteuert, das dem Anwender die Ergebnisse in Echtzeit darstellt.

Verwandte Lösungen