Channel sounding 5G

L’esigenza di garantire una velocità di trasmissione dati maggiore e, quindi, di dover utilizzare nelle reti 5G segnali con una maggiore larghezza di banda, spinge all’adozione di frequenze portanti significativamente superiori rispetto alle attuali reti cellulari funzionanti nello spettro sotto i 6 GHz.

Vari progetti di ricerca hanno inizialmente valutato l'utilizzo di uno spettro di frequenze nell'intervallo da 6 GHz a 100 GHz. Le prime realizzazioni di reti 5G al di sopra dei 6 GHz sono previste nello banda dei 28 GHz e dei 39 GHz. L’intero settore deve apprendere in che modo i segnali nelle bande emergenti ad altissima frequenza con larghezze di banda molto ampie si propagano attraverso il canale radio. Il channel sounding è il processo richiesto per caratterizzare il comportamento di un canale radio, decomponendo il percorso di propagazione radio nei suoi singoli componenti di propagazione multicammino (multipath). Queste informazioni sono essenziali per lo sviluppo di solidi schemi di modulazione per trasmettere dati sui canali radio destinati alla reti 5G.

Inizialmente gli operatori di reti mobili, gli istituti di ricerca, le università e altri protagonisti del settore wireless si sono impegnati in estese campagne di misura dei canali per definire modelli di canale 5G da sottoporre agli organismi di normalizzazione, come 3GPP. Anche se alcuni modelli di canali sono stati recentemente definiti, le campagne 5G channel sounding sono ancora in corso, in quanto le caratteristiche dei canali a frequenze maggiori si differenziano chiaramente dalle caratteristiche a frequenze tradizionali al di sotto di 6 GHz:

  • Poiché la perdita di propagazione è significativamente maggiore, saranno necessarie tecniche di irradiazione estremamente direzionali (beamforming) alle frequenze delle onde millimetriche.
  • L'assorbimento dovuto a ossigeno e acqua (ad es. pioggia o umidità) deve essere preso in considerazione per bande di frequenza specifiche.
  • Il tempo di coerenza di un canale radio è molto minore.
  • L'attenuazione della maggior parte degli ostacoli è più forte (ad es. è presente anche un'elevata perdita dovuta alla presenza di fogliame).
  • Le riflessioni speculari sono più comuni nelle onde millimetriche.

Soluzioni di test 5G NR per il channel sounding

La soluzione di test Rohde & Schwarz per il channel sounding 5G si basa sul metodo delle compressione degli impulsi. Il generatore di segnale vettoriali R&S®SMW200A trasmette un segnale di stimolo per il channel sounding a banda limitata alla frequenza di interesse. Il canale radio altera questo segnale a seconda dell'ambiente circostante, che può includere ostacoli, riflessioni, dispersione, assorbimento dell'ossigeno e movimento. L'analizzatore di spettro e segnali R&S®FSW riceve ed elabora il segnale dal canale e invia i dati delle componenti I/Q risultanti al software di analisi dei dati. Il software correla i dati I/Q ricevuti con il segnale originariamente trasmesso al fine di stimare la risposta all'impulso del canale che descrive il canale radio.

I segnali di stimolo utilizzati per il channel sounding 5G mostrano ottime proprietà di autocorrelazione, che offrono un ulteriore guadagno di elaborazione. Ciononostante, questo metodo può essere utilizzato solo quando sia il generatore di segnale (trasmettitore), sia l'analizzatore di segnale (ricevitore), garantiscono l'ampia larghezza di banda necessaria. Sia il generatore R&S®SMW200A, sia l'analizzatore R&S®FSW offrono fino a 2 GHz di larghezza di banda interna, consentendo un'eccellente risoluzione temporale nell'analisi degli echi fino a 0,5 ns.

La soluzione di test per il channel sounding di Rohde & Schwarz permette di effettuare la misura diretta della risposta agli impulsi del canale (CIR) nel dominio del tempo. L'utilizzo di un generatore di segnale e di un analizzatore di segnale consente di ottenere misure rapide di CIR sull'intera larghezza di banda. Questo approccio è molto più rapido e flessibile di una configurazione di test basata su un analizzatore di reti. Poiché il generatore R&S®SMW200A e l'analizzatore R&S®FSW offrono una stabilità della frequenza di riferimento molto elevata, le misure relative del profilo del ritardo di potenza possono essere eseguite senza la necessità di sincronizzazione, rendendo questa soluzione di test ideale per effettuare misure all'aperto sui canali 5G con portate maggiori.

La configurazione di misura del channel sounding Rohde & Schwarz garantisce un'elevatissima gamma dinamica grazie all'esclusivo ricevitore ad elevata sensibilità dell'analizzatore R&S®FSW e all’amplificatore di potenza a basso rumore integrato. Un ulteriore aumento nella gamma dinamica è reso possibile dall'utilizzo di speciali segnali stimolo per il channel sounding che migliorano il guadagno di elaborazione ottenibile.

Prodotti per channel sounding 5G

  • R&S®SMW200A

    Generazione di un segnale banda di frequenza limitata basato su una speciale sequenza di pseudorumore (PN)

  • R&S®FSW

    Elevata gamma dinamica grazie all'esclusivo ricevitore ad elevata sensibilità e all’amplificatore di potenza a basso rumore integrato

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