5G Channel Sounding

Die für 5G benötigten höheren Datenraten und damit größere Bandbreite bedingen die Verwendung sehr viel höherer Trägerfrequenzen im Vergleich zu den aktuellen Mobilfunknetzimplementierungen unter 6 GHz.

In verschiedenen Forschungsprojekten war zunächst ein Frequenzspektrum im Bereich von 6 GHz bis 100 GHz im Gespräch. Die ersten 5G-Netze oberhalb von 6 GHz werden die Spektrumbereiche von 26 GHz bis 28 GHz sowie 39 GHz nutzen. Die gesamte Branche muss lernen, wie sich Signale in den neu entwickelten Hochfrequenzbändern mit sehr großen Bandbreiten durch den Funkkanal ausbreiten. Channel Sounding bezieht sich auf die Charakterisierung eines Funkkanals, indem der Funkübertragungsweg in seine einzelnen Mehrwege-Komponenten zerlegt wird. Diese Information ist entscheidend für die Entwicklung robuster Modulationsverfahren, um Daten über den 5G-Funkkanal zu übertragen.

Die Absorption durch Sauerstoff und Wasser in der Atmosphäre führt im Millimeterwellenbereich zu einer wesentlich stärkeren Signaldämpfung
Absorption durch Sauerstoff und Wasser erhöht die Signaldämpfung
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Ihre Testherausforderungen bei 5G

Mobilfunknetzbetreiber, Forschungsinstitute, Universitäten und andere Branchenorganisationen haben zunächst umfassende Aktivitäten im Bereich Kanalmessung durchgeführt, um 5G-Kanalmodelle für Standardisierungsgremien wie 3GPP zu definieren. Es wurden zwar bereits verschiedene Kanalmodelle definiert. Dennoch werden die 5G-Channel-Sounding-Kampagnen fortgeführt, da sich die Kanaleigenschaften bei höheren Frequenzen maßgeblich von den Eigenschaften bei den bislang verwendeten Frequenzen bis zu 6 GHz unterscheiden:

  • Aufgrund der wesentlich höheren Funkfelddämpfung ist im Millimeterwellenbereich eine hohe gerichtete Strahlformung erforderlich.
  • Die Sauerstoff- und Wasserstoffabsorption (z. B. Regen- oder Luftfeuchtigkeitsverlust) muss je nach Frequenzband berücksichtigt werden.
  • Die Kohärenzzeit eines Funkkanals ist wesentlich kürzer.
  • Die Dämpfung der meisten Hindernisse ist stärker (z. B. wirkt sich sogar Laub stark aus).
  • Auch spiegelnde Reflexionen treten bei Millimeterwellen häufiger auf.

Vorteile der 5G-Testlösungen von Rohde & Schwarz

  • Das Pulskompressionsverfahren sorgt für eine zusätzliche Verarbeitungsverstärkung, da die verwendeten 5G-Channel-Sounding-Signale sehr gute Autokorrelationseigenschaften zeigen.
  • Die Bandbreitenleistung des verwendeten Senders und Empfängers ist entscheidend – der R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator und der R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator bieten beide bis zu 2 GHz interne Bandbreite, womit eine hervorragende Echo-Zeitauflösung von bis zu 0,5 ns erzielt wird.
  • Die direkte Messung der Kanalimpulsantwort (Channel Impulse Response, CIR) über die gesamte Bandbreite im Zeitbereich ist im Vergleich zu einem Testaufbau auf Basis eines Netzwerkanalysators wesentlich schneller und flexibler.
  • Ideal für 5G-Kanalmessungen im Freien über größere Entfernungen: Die äußerst hohe Referenzfrequenzstabilität des R&S®SMW200A und des R&S®FSW ermöglicht relative Leistungsverzögerungsprofilmessungen ohne Durchführung einer Synchronisierung.
  • R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator: einzigartiger Dynamikbereich dank hoher Empfängerempfindlichkeit und eingebautem rauscharmen Leistungsverstärker. Spezielle Channel Sounding-Signale verbessern die erreichbare Verarbeitungsverstärkung und ermöglichen so eine weitere Vergrößerung des Dynamikbereichs.

5G-Channel-Sounding-Messung auf Basis des Pulskompressionsverfahrens

Der R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator überträgt ein frequenzbandbegrenztes Channel Sounding-Signal mit der gewünschten Frequenz. Der Funkkanal modifiziert dieses Signal aufgrund der Umgebung, die Hindernisse, Reflexionen, Streuung, Sauerstoffabsorption und Bewegungen beinhalten kann. Der R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator empfängt und verarbeitet das Signal aus dem Kanal und gibt die resultierenden I/Q-Daten an die Datenanalysesoftware weiter. Die Software führt eine Korrelation für die empfangenen I/Q-Daten und das ursprünglich übertragene Signal durch, um die Kanalimpulsantwort abzuschätzen, die den Funkkanal beschreibt.

Verwandte Produkte

  • R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator

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  • R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator

    Einzigartiger Dynamikbereich dank hoher Empfängerempfindlichkeit und eingebautem rauscharmen Leistungsverstärker

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Weitere Informationen

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  • Paper: „Instantaneous Direction of Arrival Measurements in Mobile Radio Channels Using Virtual Circular Array Antennas“

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