Aplicaciones y libros blancos para comunicaciones inalámbricas 5G

  • Se están evaluando las radiofrecuencias en bandas alrededor de los 28 GHz para su posible utilización en comunicaciones móviles de quinta generación (5G). El direccionamiento del haz será una funcionalidad clave en el contexto de la 5G. La medida de las capacidades de direccionamiento de haz de las estaciones base y los equipos de usuario plantearán un gran reto en todas las fases, desde la investigación y el desarrollo, hasta la producción. Las medidas realizadas se sustituirán principalmente por medidas aéreas OTA (over-the-air) de radiación electromagnética. Rohde & Schwarz ofrece la mejor solución para esta tarea: R&S®NRPM Over-the-Air (OTA).

    Los módulos de antena R&S®NRPM-A66 forman parte de esta solución. Llevan integrados detectores de diodos. De este modo, no hay cables entre la antena y el detector, como ocurre en las configuraciones tradicionales. Con esto se evitan pérdidas de radiofrecuencia elevadas y potencialmente desconocidas. Los módulos de antena R&S®NRPM-A66, con sus detectores de diodos integrados, se suministran ya calibrados de fábrica, por lo que el usuario no tiene que calibrarlos para obtener resultados de medida de alta precisión.

    Esta nota de aplicación contiene conceptos teóricos básicos sobre la medida de diagramas y potencia aérea. Proporciona instrucciones detalladas para la verificación del nivel de potencia y el diagrama de radiación de un dispositivo sometido a prueba (DUT) comparado con un dispositivo de referencia. Asimismo, presenta un método para la verificación de la precisión del direccionamiento de haz.

  • La eficiencia energética de los front-ends de radiofrecuencia (RFFE), especialmente de los transmisores, adquiere cada vez mayor relevancia. Los desafíos que plantea la eficiencia son cada vez más difíciles de superar a medida que aumentan las frecuencias de funcionamiento y los anchos de banda, como los que se proponen para el 5G.

    Existe un grupo de arquitecturas RFFE para transmisores cuya salida de señal consta de dos o más componentes generados de forma eficiente. Tal composición de las señales implica unas arquitecturas con linealización predictiva y poscorrección. Su naturaleza predictiva permite, en teoría, eliminar completamente la distorsión, independientemente de las características no lineales de cada camino de señal.

    Las configuraciones para la síntesis de señales multicanal que usan el R&S®SMW200A como núcleo, y la precisión del R&S®FSW gracias a la versatilidad de sus funciones análisis dedicas, facilitan el desarrollo de este tipo de transmisores y hacen de los instrumentos una inversión segura orientada al futuro; independientemente de la arquitectura de transmisor que se desarrolle.

    Este documento se centra en los dispositivos para la banda candidata de 3,5 GHz NR (5G New Radio), pero sus hallazgos se pueden aprovechar fácilmente en las aplicaciones de satélite de banda K o en bandas candidatas de ondas milimétricas NR, en las que la eficiencia constituye un aspecto aún más crucial por las inflexibles restricciones de linealidad.

  • La estabilidad de fase a lo largo del tiempo es una característica fundamental para las señales enganchadas en fase. Una referencia común de 1 GHz mantiene la alta estabilidad de fase entre las salidas de RF de varias fuentes vectoriales de RF R&S®SGT100A SGMA.

  • La nueva solución de análisis de seguridad de conexiones IP para la plataforma R&S®CMW500 identifica vulnerabilidades de la conexión IP en dispositivos de comunicación móvil e IoT en una fase temprana del desarrollo.

  • Las redes de la quinta generación (5G) tendrán que ofrecer más capacidad y flexibilidad y a la vez reducir los gastos de operación del sistema. Existen dos nuevas tecnologías que puede ayudar a aumentar tanto la capacidad como la eficiencia energética: Virtualización y MIMO masivo. Este documento ofrece una visión general de las soluciones para las necesidades presentes y futuras en la verificación de antenas. Estas incluyen los métodos de tests por conducción y aéreos (over-the-air: OTA) que resultan de aplicar la tecnología de antenas MIMO masivo.

    Este documento complementa el libro blanco (1MA276) "Millimeter-Wave Beamforming: Antenna Array Design Choices & Characterization" (Conformación de haz de ondas milimétricas: opciones y caracterización de diseños de conjuntos antenas) de Rohde & Schwarz, que nos introduce a la base teórica fundamental sobre la conformación de haz de antenas (beamforming) y ofrece métodos de cálculo para diagramas de antena, varios resultados de simulación así como resultados de medidas del mundo real para pequeños conjuntos de antenas lineales.

  • El amplificador Doherty sigue siendo implementado en cada vez más aplicaciones TxFE (transmit frontend) como la arquitectura cuasilineal de elección.

    La llegada de 5G, con su inevitable interfaz aérea de ondas micro o milimétricas, incrementa los desafíos que implica el diseño de su construcción; en parte para alcanzar mayor dispersión en los amplificadores y combinadores que forman parte del sistema.

    Esta nota de aplicación describe una metodología de desarrollo basada en medidas con la cual se podrán mejorar los amplificadores Doherty aumentando sus prestaciones y/o ancho de banda. Esta metodología se expone mediante un ejemplo de la práctica.

    La metodología puede también ser ampliada para amplificadores balanceados, combinados con el espacio y antifase (también llamados amplificadores "pushpull" o "diferenciales"), el último a menudo integrado en configuraciones Doherty.

    El software R&S®QuickStep puede descargarse de:

    https://www.rohde-schwarz.com/software/quickstep/

  • Las bandas de onda milimétrica tienen un interés creciente para el sector de satélites y como bandas potenciales de 5G.

    Las antenas para aplicaciones 5G utilizan estas altas frecuencias para incorporar una gran cantidad de elementos radiantes. Estos conjuntos de antenas son fundamentales para la formación de haz que desempeña un papel importante en ese tipo de redes de nueva generación.

    Esta documentación presenta algunos de los fundamentos teóricos en los que se basan las antenas de formación de haz. Además de estos conceptos básicos, se incluyen métodos de cálculo de los patrones de radiación y una serie de resultados de medidas reales de conjuntos lineales.

  • La adopción a gran escala de esquemas de modulación de orden superior, mayores anchos de banda de señal y frecuencias de funcionamiento más altas para alcanzar un mayor rendimiento de datos en los enlaces de comunicación, como es el caso en 5G, plantea unas exigencias cada vez más elevadas al front-end. Con frecuencia se recurre a la linealización para mejorar la fidelidad de la señal.

    Debido a la mayor cantidad de cadenas de RF y al ancho de banda de los front-ends para 5G, la predistorsión digital (DPD) no podrá seguir utilizándose como linealización estándar. Los front-ends 5G serán totalmente diferentes a sus predecesores para 4G.

    Las magnitudes básicas de eficiencia, linealidad, ancho de banda y potencia de salida se mantienen, al igual que la cuestión sobre cómo crear de forma óptima la señal con suficiente fiabilidad y potencia pero con la mínima pérdida de potencia. La solución a esta cuestión, sin embargo, es totalmente nueva.

    Entre otros aspectos, este libro blanco (i) propone una clasificación de esquemas de linealización, (ii) presenta el limitador duro, (iii) ilustra la linealización en un ejemplo de un amplificador de potencia de ondas milimétricas utilizando métodos no basados en DPD, y (iv) presenta una clase de transmisores linealizados que crean su señal y linealidad a partir de componentes generados eficientemente.

  • La banda ancha móvil mejorada, las comunicaciones tipo máquina masivas y las comunicaciones de ultra-alta fiabilidad y baja latencia han sido identificadas como requisitos que deberá cumplir la 5ª generación de las comunicaciones móviles, abreviado 5G. Actualmente se está desarrollando un extenso debate en la industria de las comunicaciones inalámbricas en torno a 5G. En todo el mundo se están llevando a cabo numerosas actividades de investigación y desarrollo previo, que incluyen un análisis de las formas de onda y los principios de acceso que conforman la base para las redes actuales LTE y LTE-Advanced.

    En esta nota de aplicación se analizan posibles candidatos de forma de onda para 5G, enumerando sus ventajas e inconvenientes y comparándolos con la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), utilizada en LTE/LTE-Advanced.

  • La generación de señales moduladas digitales de banda ancha en la banda V y superiores es una tarea complicada y normalmente requiere el uso de múltiples instrumentos. El objetivo de esta nota de aplicación es simplificar la tarea y observar la parte de análisis también. Los analizadores de señal y espectro más recientes como el R&S®FSW67 son los primeros en permitir el uso de banda V de hasta 67 GHz sin una conversión de frecuencia externa. Hasta 2 GHz del ancho de banda de modulación queda cubierta con la opción R&S®FSW-B2000.

    La antigua nota de aplicación 1MA217 describe la generación y análisis de señales de banda V con un ancho de banda de modulación de hasta 500 MHz. Esta nota de aplicación amplía el ancho de banda de modulación hasta 2 GHz pero también se utiliza una configuración distinta para abarcar el ancho de banda necesario y obtener una mejor pureza en la generación de señal.

  • La verificación de la asignación de espectro y el análisis en profundidad de las señales transmitidas es muy importante en muchas áreas. Por ejemplo, el estándar IEEE 802.11ad utiliza aproximadamente 2 GHz de ancho de banda en el dominio frecuencial de 60 GHz. Los investigadores y desarrolladores del radar de automoción analizan la banda de frecuencias de 79 GHz con un ancho de banda disponible de hasta 4 GHz. Finalmente, la reciente tecnología 5G para redes móviles analiza el uso de señales de hasta 2 GHz en bandas de frecuencias de ondas cm y mm.

    Esta evolución técnica ya indica la necesidad de una medición y análisis de señales en el dominio de las ondas milimétricas con un elevado ancho de banda.

    Por tanto, esta nota de aplicación presenta un método para medir y analizar las señales con un ancho de banda instantáneo de hasta 2 GHz con las nuevas herramientas de la plataforma del analizador de señal y espectro FSW en colaboración con el osciloscopio digital RTO.

  • Esta nota de aplicación explica cómo generar y analizar las señales de banda ancha con modulación digital en el rango de onda milimétrica.

    Se emplean equipos de medición de Rohde & Schwarz y algunos accesorios de terceros a la venta tanto para la generación como para el análisis de señales. Se muestran los resultados de medida, que demuestran el rendimiento habitual para señales de onda milimétrica en términos de magnitud del vector de error (EVM) y potencia de canal adyacente (ACLR).

    Se presentan dos estructuras de prueba y sus respectivos resultados de medida en un módulo transceptor comercial de banda V.

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