Testes de formação de feixe de LTE

Sua tarefa

O cenário descrito, o software da estação de base controla a pesagem dos sinais individuais da antena para girar o lóbulo do feixe principal para a UE. Esses sinais parecem complexos. A relação da pesagem entre os canais é uma multiplicação com um vetor complexo devido à polarização. Para testes de software ou depuração do sistema, é importante examinar os sinais e verificar a ponderação, a qual pode ser pré-definida de acordo com o padrão, ou adaptativa à porção da UE.

Solução de teste e medição

Para essa tarefa, o R&S^®RTO2044 e o R&S^®RTO1044 são poderosas ferramentas de exploração para analisar a magnitude e o deslocamento de fase entre os canais da antena. Devido à elevada taxa de aquisição e à FFT de alto desempenho, as alterações de sinal podem ser detectadas rapidamente e nenhuma conversão descendente é necessária. A largura de banda do R&S^®RTO cobre os intervalos de frequência definidos.

A formação de feixes normalmente é usada no modo duplex de divisão de tempo do LTE (TDD), quando o sinal não é contínuo. Para estes sinais, os osciloscópios R&S^®RTO possuem trigger dos tipos largura e janela que oferecem suporte à captura do pulso de downstream e evitam o registro dos períodos de pausa. Isso simplifica de forma significante a análise espectral. Outro benefício é a função multicanal do R&S^®RTO. Ela pode ser facilmente estendida em diversos osciloscópios se mais de quatro canais precisarem ser analisados em paralelo.

Aplicação

Na configuração de medição de exemplo, os canais REF e MEAS1 de um transmissor LTE foram conectados a um R&S^®RTO, que corresponde a um sistema 1×2 MIMO.

Configurações horizontais e verticais

Em uma primeira medição, o transmissor de LTE avalia um sinal LTE TDD e o osciloscópio obtém esse sinal usando dois canais com uma escala vertical superior a 80%da escala total.

A escala horizontal é definida para alcançar um compromisso entre uma elevada taxa de aquisição e a existência de amostras o suficiente para a FFT e uma largura de banda de resolução suficiente (RBW).

O trigger de largura do R&S^®RTO é usado para capturar somente os bursts de um sinal LTE TDD. As lacunas entre os pulsos são ignoradas e a medição de FFT do sinal não é influenciada pelo ruído das seções de lacuna.

A fig. 3mostra um gráfico estável de dois bursts de LTE TDD capturados com um trigger de largura de 1 mse um amplo período de aquisição de 20 msO nível de trigger é mostrado na forma de uma linha pontilhada vermelha.

Potência do sinal

Para verificar a conformidade espectral do sinal, o espectro do canal REF é exibido abaixo e, conforme esperado, é um sinal amplo de 15 MHza 2.0175 GHz(banda LTE). A ponderação em termos de magnitude pode ser medida usando a função de medição VRMS automatizada para os canais REF e MEAS. A relação das tensões RMS entre os canais REF e MEAS fornece a magnitude do fator de ponderação. A fig. 4mostra a medição de tensão RMS no lado direito e, abaixo, encontram-se os traços de REF (azul) e os canais MEAS (rosa). A medição fornece um valor preciso contanto que esteja focada somente no sinal. A configuração do trigger garante que o ruído durante uma lacuna seja excluído da medição.

Deslocamento de fase

Para o deslocamento de fase entre os canais REF e MEAS, um canal MATH é configurado para calcular a diferença de fase. O resultado é exibido na fig.5.

Duas coisas podem ser observadas:

• Primeiro, os picos ocasionais na forma de onda. Estes picos são causados pela amostragem síncrona sem símbolos. Eles podem ser reduzidos travando o osciloscópio no clock do transmissor, definindo a resolução de largura de banda (RBW) da FFT com um valor igual à largura de banda da subportadora LTE de 15 KHze ajustando a posição do trigger para o ponto ideal de 40 μspara este exemplo. A diferença de fase aprimorada é exibida na fig. 6, com aparência muito mais uniforme. O espectro do canal REF também foi aprimorado em comparação com a fig. 4

• Em segundo lugar, a forma de onda é sobreposta por uma função linear devido ao atraso da configuração da medição. O efeito do atraso em qualquer outro desvio de fase pode ser facilmente removido calibrando a configuração sem a formação de feixes (ponderação), criando uma forma de onda REF a partir do gráfico da diferença de fase e subtraindo a forma de onda REF da diferença de fase. A fig. 7mostra a configuração no menu MATH usando a função fftphi, que calcula a fase do canal selecionado

Como resultado da calibração, a fig. 8mostra a medição de fase como uma linha reta. Para avaliar a precisão da medição, um histograma de forma de onda é aplicado, e funções de medição automatizada baseadas nesse histograma são usadas para determinar a média e o sigma da medição de fase. O resultado é exibido em um ícone de sinal à direita, circulado por uma linha vermelha. O desvio (HMean) acaba sendo inferior a 0,1°, e o sigma (Hσ) é inferior a 0,25°, o que é suficiente para medir a fase com 1° de precisãoem um cenário de teste típico.

A medição pode ser facilmente estendida para mais canais (veja a fig. 9). Por exemplo um 1×4 MIMO exigiria um osciloscópio digital R&S^®RTO de quatro canais. Usando um divisor de potência para o sinal REF e três osciloscópios, um sistema 1×8 MIMO poderia ser analisado ao conectar a saída do divisor a cada osciloscópio e alocar os sete sinais restantes aos canais livres dos osciloscópios.

Para uma análise mais detalhada dos sinais LTE, o R&S^®RTO pode ser combinado com o software R&S^®VSE para medir parâmetros adicionais, como magnitude vetorial de erro (EVM), desequilíbrio I/Q e diagrama da constelação.

Resumo

A formação de feixes LTE pode ser testada com precisão com um ou mais osciloscópios digitais R&S^®RTO para um sistema 1×2, 1×4 ou 1×8 MIMO. A magnitude e a fase são examinadas com precisão suficiente em um cenário de teste típico. A medição não requer nenhum software específico e pode ser realizada com o firmware padrão do R&S^®RTO.

Bibliografia

• M. Kottkamp, A. Rössler, J. Schlienz, J. Schütz. Introdução à tecnologia LTE versão 9. Munique: Rohde & Schwarz GmbH, 2011
• Bernhard Schulz. Modos de transmissão e formação de feixes LTE. Munique: Rohde & Schwarz GmbH, 2015