Verifizieren und optimieren Sie Ihr Produktdesign unter realistischen Fading-Bedingungen in einer deterministischen Laborumgebung, die reproduzierbare Messungen mit standardkonformen sowie benutzerdefinierten Fading-Profilen ermöglicht.
Ihre Aufgabe ist es zu verifizieren, dass Ihr MIMO-Empfänger relevante Performance-Anforderungen unter realistischen Bedingungen erfüllt. Zu den Schlüsselkriterien für den Messaufbau zählen Wiederholbarkeit, Testzeit und Kosten.
Hintergrund
Moderne drahtlose Kommunikationssysteme erfordern einen robusten Empfänger, um Beeinträchtigungen der Kanalqualität in diversen Einsatzszenarien entgegenzuwirken.
Ein Faktor, der die Kanalqualität erheblich herabsetzt, ist das in der Realität unvermeidliche Fading. Es verursacht eine Verschlechterung der Empfänger-Performance, die sich wiederum negativ auf das Nutzererlebnis auswirkt. Signale, die den Empfänger über verschiedene Ausbreitungswege erreichen, überlagern sich konstruktiv oder destruktiv, was zu Fluktuationen der Signalamplitude und -phase führt. Extreme Fading-Bedingungen können sogar zum Abbruch der Verbindung führen. Bei Breitbandkanälen kann Mehrwegeausbreitung Intersymbolinterferenzen (ISI) verursachen, wodurch die Leistungsfähigkeit des Empfängers erheblich beeinträchtigt wird.
Um die Störfestigkeit des Empfängers unter verschiedenen Fading-Bedingungen zu verbessern und die Empfänger-Performance in einem gegebenen Einsatzszenario wie MIMO zu maximieren, ist es unabdingbar, die Leistungsfähigkeit des MIMO-Empfängeralgorithmus in einem frühen Stadium der Chipsatzentwicklung zu testen und zu optimieren. Zudem müssen Konformitätstests durchgeführt werden, um festzustellen, ob die Empfänger-Performance den Anforderungen einschlägiger Standards wie z. B. 3GPP und IEEE genügt; ebenso sind benutzerdefinierte Tests zum Zweck der Qualitätssicherung erforderlich. Allerdings kann die Durchführung dieser Tests im Feld zu einer Herausforderung werden. Bei Feldtests ist keine ausreichende Wiederholbarkeit gegeben; darüber hinaus sind sie kosten- und zeitaufwendig.
Ein alternativer Ansatz besteht darin, realistische Fading-Bedingungen im Labor zu simulieren. Dies geschieht durch die Anwendung umfassender, vielfältiger Fading-Profile. Im Gegensatz zu Feldtests bietet die Fading-Simulation im Labor kontrollierbare, skalierbare und reproduzierbare Testbedingungen, was den Zeit- und Kostenaufwand erheblich reduziert.
Konventioneller Messaufbau für Performance-Tests an einem 2x2-MIMO-Empfänger
Konventioneller Messaufbau
Ein konventioneller Messaufbau besteht typischerweise aus einer oder mehreren Signalquellen und einem HF-Fader. Die erste Abbildung auf der nächsten Seite zeigt ein Testszenario für 2x2 MIMO, bestehend aus zwei Einkanal-Signalgeneratoren – zur Bereitstellung der beiden MIMO-Layer (MIMO-Datenströme) – sowie einem externen HF-Fader. Dieser Messaufbau beansprucht eine große Stellfläche (im genannten Beispiel werden drei Geräte benötigt). Der sperrige und kostspielige Aufbau ist zudem schwierig zu bedienen, da mehrere Messgeräte einzeln konfiguriert und gesteuert werden müssen. Einfache Vorgänge wie die Kalibrierung des HF-Ausgangspegels gestalten sich sehr komplex. Stellfläche, Kosten und Komplexität konventioneller Messaufbauten steigen linear mit steigender MIMO-Ordnung.
Kompakter Messaufbau für Performance-Tests an einem 2x2-MIMO-Empfänger mit einem R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator
Der R&S®SMW200A, ein High-End-Vektorsignalgenerator, unterstützt mehrere HF-Pfade mit optionaler, integrierter Basisband-Fading-Simulation in Echtzeit – eine hochmoderne und kompakte Lösung. Der R&S®SMW200A kann mit einem einzigen Gerät bis zu acht individuelle Basisbandsignale generieren und optional mit Fading belegen. Fading-Bandbreiten bis zu 800 MHz stehen zur Verfügung. Im Gegensatz zu konventionellen Messaufbauten erlaubt der R&S®SMW200A 2x2 MIMO-Empfängertests mit nur einem Gerät. Diese Single-Box-Lösung lässt sich durch den Anschluss kompakter R&S®SGT100A HF-Erweiterungsgeräte auf bis zu 8x8 MIMO erweitern.
Zu den Vorteilen zählen:
Flexible Erweiterung um bis zu sechs Pfade mit R&S®SGT100A HF-Geräten zur Unterstützung von MIMO-Konfigurationen mit bis zu acht Layern, die Steuerung erfolgt durch den R&S®SMW200A
Konfiguration eines Mehrwege-Fading-Kanals am R&S®SMW200A
Es stehen vordefinierte Kanalmodelle gemäß 3GPP, IEEE und vielen anderen Standards zur Verfügung. Zudem sind viele Standard-Fading-Profile (Pure Doppler, Rayleigh, Rice etc.) sowie Laufzeit-Profile (Birth-Death, Moving Propagation, High-Speed Train etc.) verfügbar. Darüber hinaus können Anwender benutzerdefinierte Fading- und Laufzeit-Profile erzeugen. Ein typischer Anwendungsfall ist der Stresstest, der dazu dient, Empfänger-Design und -Performance unter extremen Fading-Bedingungen zu verbessern.
Anwender können ganz einfach Fading-Kanäle mit mehreren unterschiedlichen Fading-Pfaden definieren. Im zugehörigen Dialog kann jeder Pfad individuell mit Fading-Profil, Pfadverlust und Pfadverzögerung konfiguriert werden.
Grafische Darstellung der Konfiguration eines Mehrwege-Fading-Kanals
Dem Anwender wird eine intuitive grafische Darstellung des konfigurierten Fading-Kanals zur Verfügung gestellt. Die Lösung mit dem R&S®SMW200A unterstützt auch komplexere Einsatzszenarien wie Multi-User-MIMO, Carrier Aggregation und Multistandard Radio (MSR) sowohl für leitungsgebundene als auch für OTA-Testumgebungen. Diese Szenarien können einfach über die Bedienoberfläche des Geräts konfiguriert werden.
Der R&S®SMW200A mit integriertem Fader stellt eine kompakte Komplettlösung dar, mit der sich die Echtzeit-Fading-Simulation im Labor problemlos bewerkstelligen lässt. Die unkomplizierte und flexible Simulation von Fading-Szenarien ermöglicht Tests der Empfänger-Performance gemäß relevanten Standards – ebenso wie kundenspezifische Tests basierend auf maßgeschneiderten Fading-Szenarien – unter kontrollierbaren, reproduzierbaren und skalierbaren Bedingungen.
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