5G-OTA-/Massive-MIMO-Tests

Rohde & Schwarz bietet umfassende Lösungen für Over-the-Air-(OTA)-Messungen an Millimeterwellen- und Massive-MIMO-Antennen.

5G-Netze sollen mehr Kapazität und Flexibilität bieten, allerdings zu möglichst niedrigen Betriebskosten. Die naheliegendste Methode zur Steigerung der Kapazität wäre die Erhöhung der Anzahl der Basisstationen im Netzwerk. Da diese Strategie jedoch mit hohen Miet- und Energiekosten verbunden wäre, ist sie für die Netzbetreiber wenig attraktiv. Ein vielversprechenderer Ansatz ist die Verwendung einer großen Zahl von Sende- und Empfangsantennenelementen mit Amplituden- und Phasensteuerung. Diese werden als Massive-MIMO-Systeme bezeichnet. Solche Systeme können auf verschiedene Weise betrieben werden. Sie können eingesetzt werden, um über Raummultiplexbetrieb mehrere vorcodierte Datenströme zuzulassen, um die Verstärkung mittels Strahlformung zu erhöhen oder für eine Kombination beider Techniken.

Rohde & Schwarz Wireless 5G Massive MIMO

E-Feld-Visualisierung und genaue OTA-Messung von Strahlungsmustern für aktive Antennensysteme (AAS)

E-Feld-Visualisierung und OTA-Messung von Strahlungsmustern

In dem etablierten Sub-6-GHz-Frequenzspektrum verwenden die Basisstationen in der Regel eine große Zahl von Sende-/Empfangsantennenelementen, um mit parallelen Datenströmen mehrere Benutzer zu versorgen. Diese Technologie wird als Multi-User MIMO (MU-MIMO) bezeichnet. Demgegenüber macht die hohe Funkfelddämpfung im Zentimeterwellen- und Millimeterwellenspektrum hohe Antennengewinne notwendig, die durch dynamische Strahlformung realisiert werden. Indem einzelne Endgeräte mittels speziell zugeordneter Signale adressiert werden, reduziert sich der Energieverbrauch erheblich. Sowohl MU-MIMO als auch Beamforming erhöhen die Zellkapazität, ohne dass dazu zusätzliche Basisstationen installiert werden müssen.

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Rohde & Schwarz Wireless-5G-Architektur eines aktiven Massive-MIMO-Antennensystems

Typische Architektur eines aktiven Massive-MIMO-Antennensystems

Ihre Testherausforderungen bei 5G

Bei der Entwicklung eines aktiven Massive-MIMO-Antennensystems stehen die Ingenieure neuen Herausforderungen gegenüber – beispielsweise Phasenschiebertoleranzen, thermische Effekte der Leistungsverstärker und Frequenzdrift zwischen verschiedenen Modulen – die das gewünschte Strahlungsmuster beeinträchtigen können. In einem aktiven Antennensystem sind die Transceiver-Frontends in die Gruppenantenne integriert, was bedeutet, dass die herkömmlichen HF-Ausgänge nicht mehr erreichbar sind. Darüber hinaus ersetzt eine Glasfaserschnittstelle die herkömmlichen HF-Eingänge für digitale I/Q-Daten. Folglich werden Funktests (OTA, Over-the-Air) bei Massive-MIMO-Systemen zum Regelfall, auch für die Modellierung der räumlichen Eigenschaften des Übertragungskanals. Aufgrund der unterschiedlichen Größen von Massive-MIMO-Systemen sind für Tests unter Fernfeldbedingungen verschiedene Abschirmumgebungen notwendig.

Vorteile der 5G-Testlösungen von Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz verfügt über ein umfangreiches Portfolio an Testlösungen zur Durchführung von OTA-Messungen an 5G-Modulen, Geräten und aktiven Massive-MIMO-Antennensystemen, die bei herkömmlichen Mobilfunkfrequenzen unterhalb von 6 GHz und im Zentimeterwellen- und Millimeterwellen-Frequenzbereich arbeiten:

Schlüsselfertige Testlösungen einschließlich aller erforderlichen Messgeräte, Antennen und Zubehörkomponenten
Testen von Zentimeterwellen- und Millimeterwellen-Endgeräten: skalierbare und portable Schirmkammer R&S®ATS1000 einschließlich integriertem Kegelstumpf-Drehstand mit optionalem Laser für die richtige Kalibrierung des Pfadverlusts und die genaue Ausrichtung des Prüflings
Optionale thermische Lösung, die in die R&S®ATS1000 passt und das Testen von Mobilgeräten unter extremen Temperaturbedingungen ermöglicht, um thermische Effekte im Temperaturbereich von –20 °C bis +85 °C mit Hilfe eines externen thermischen Stroms zu untersuchen
Präzise und schnelle Tests von Sub-6-GHz-Massive-MIMO-Basisstationen: Der extrem kompakte, innovative R&S®PWC200 Plane Wave Converter erzeugt eine kugelförmige 3D-Ruhezone von 1 m Durchmesser in einer Entfernung von nur 1,5 m für gestrahlte Leistungs- und Transceiver-Messungen in Echtzeit
Breites Sortiment an standardisierten Wireless-Performance-Prüfkammern (WPTC) mit unterschiedlichen Abmessungen, um den räumlichen Gegebenheiten beim Kunden gerecht zu werden – in Zusammenarbeit mit Albatross Projects
Mit dem R&S®ZVA Viertor-Netzwerkanalysator lässt sich in Verbindung mit der R&S®AMS32 Mess- und Steuersoftware eine 2D/3D-Strahlmustercharakterisierung einschließlich Nahfeld-Fernfeld-Transformation (NF-FF-Transformation) durchführen
Die Kombination des R&S®SMW200A Vektorsignalgenerators und des R&S®FSW Spektrum- und Signalanalysators ermöglicht die vollständige Charakterisierung von HF-Transceivern, beispielsweise durch Verwendung modulierter Signale zur Messung wichtiger Performance-Kennzahlen wie EVM
Die optionale R&S®OSP Open Switch and Control Platform vereinfacht die interne Verschaltung des Systems
Zusätzliche R&S®NRPM OTA-Leistungsmessköpfe ermöglichen Leistungsmessungen z. B. zum Testen der Strahlschwenkung

Erfahren Sie mehr über Freiraumtests

Webinar: Multiple directions of arrival using CATR OTA measurements

Erfahren Sie mehr über ein neuartiges Verfahren mit mehreren Reflektoren in Antennenkompaktmessanlagen (CATR), um gleichzeitig mehrere Winkelmessungen bei 5G-Geräten durchzuführen, die Beamforming im Millimeterwellen-Frequenzbereich unterstützen.

Mehr Informationen

White Paper: Over-the-Air RF conformance measurements on 5G NR devices

Lesen Sie dieses White Paper und erfahren Sie mehr über die technischen Hintergründe von OTA-Tests an 5G NR-Geräten. Im White Paper werden die in den technischen Spezifikationen beschriebenen Anforderungen untersucht, wobei der Fokus auf HF-Konformitätsaspekten und Endgeräten liegt.

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Antennenleistung und Parameterflussdiagramm

Machen Sie sich fit für Over-the-Air-(OTA)-Tests!

Laden Sie unser kostenloses White Paper „Demystifying over-the-air (OTA) testing – important antenna parameters, test system setup and calibration“ herunter.

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Laden Sie unseren kostenlosen Massive MIMO eGuide herunter

Sie erhalten einen kompakten Überblick über Massive MIMO sowie die größten damit verbundenen Herausforderungen und erfahren, wie man Fernfeldbedingungen bei kurzen Entfernungen erzeugt, um einen kompakten Messaufbau zu erreichen.

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Geräte für OTA- und Massive-MIMO-Tests

R&S®ATS1000 Antennentestsystem

Anpassbare und portable Schirmkammer mit optionaler thermischer Lösung zum Testen von 5G-Antennen bei Millimeterwellenfrequenzen

Produktinformationen

R&S®ZVA Vektornetzwerkanalysator

Der Viertor-VNA ermöglicht in Verbindung mit der R&S®AMS32 Software die 2D/3D-Strahlmustercharakterisierung einschließlich NF-FF-Transformation.

Produktinformationen

R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator

Einzigartige interne Modulationsbandbreite von 2 GHz mit einem Frequenzbereich von bis zu 40 GHz

Produktinformationen

R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator

Unübertroffene Messfähigkeiten bis 90 GHz und eine einzigartige interne Analysebandbreite von 2 GHz ermöglichen die vollständige Charakterisierung von HF-Transceivern.

Produktinformationen