Forme d'onda candidate 5G

In che modo le soluzioni di misura di Rohde & Schwarz possono essere utilizzate per generare e analizzare le forme d’onda candidate 5G.

Il multiplexing codificato a divisione di frequenza ortogonale (OFDM) è lo schema di accesso che viene utilizzato nelle reti LTE/LTE-Advanced di oggi. Per accedere alla rete vengono utilizzate due forme d'onda separate: accesso OFDM (OFDMA) in downlink e accesso multiplo a divisione di frequenza portante singola (SC-FDMA) in uplink. Entrambe le forme d'onda beneficiano dell'OFDM come tecnica di trasmissione multiportante, ma condividono anche i suoi svantaggi quali l'elevata sensibilità a offset di frequenza e di clock, un elevato rapporto potenza di picco - potenza media (PAPR) e minore agilità di spettro.

La sensibilità all'offset di frequenza e di clock rende necessario incorporare periodicamente i segnali di sincronizzazione e i segnali di riferimento nel segnale globale, e richiede la sincronizzazione del dispositivo e della rete prima che le comunicazioni (scambio di dati) possano avvenire. La limitata agilità di spettro in LTE dipende dalla transizione tra simboli OFDM consecutivi. La discontinuità (transizione di fase) tra due simboli OFDM durante la generazione del segnale provoca picchi spettrali nel dominio della frequenza. Ciò comporta elevate emissioni fuori banda; pertanto, per evitare interferenze tra canali adiacenti viene solitamente definita una banda di protezione. I segnali basati su OFDM, quali LTE, utilizzano anche una durata del simbolo lunga più un prefisso ciclico per evitare l'interferenza intersimbolica (ISI) a causa della diffusione di ritardo prevista del canale radio.

Spettro di potenza di un segnale downlink LTE da 20 MHz con picchi spettrali causati dal processo di generazione del segnale OFDM

Le limitazioni di forme d'onda basate su OFDM sono state identificate come temi di ricerca per le future forme d'onda 5G. Un aspetto è rappresentato dalla necessità di una latenza molto più breve per consentire nuovi servizi e applicazioni quali la guida autonoma, che richiede una latenza ultra-bassa e un collegamento di comunicazione ad alta resilienza. Un altro approccio consiste nel rendere opzionale il prefisso ciclico e lavorare con durate più brevi di simboli. Tutto questo ha portato a diverse forme d'onda candidate, quali ad esempio

  • Multiplexing a divisione di frequenza generalizzata (GFDM)
  • Multiportante basato su banchi di filtri (FBMC)
  • Multiportante con filtri universali (UFMC)
  • OFDM filtrato (f-OFDM)

Le prestazioni di queste forme d'onda candidate sono attualmente in fase di analisi e di valutazione. Allo stesso tempo, anche nuovi schemi di accesso multipli sono oggetto di ricerca, tra i quali l'accesso multiplo a divisione spaziale (SCMA), l'accesso multiplo non ortogonale (NOMA) e l'accesso multiplo con diffusione delle risorse (RSMA).

Tuttavia, a questo punto non è stato deciso se questi schemi di accesso multipli o queste forme d'onda candidate saranno utilizzati in un futuro sistema 5G. Spetta ai comitati di standardizzazione presentare la loro proposta al gruppo IMT-2020 all'interno dell'Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITU). Essi decideranno se la proposta verrà accettata come tecnologia per un sistema di comunicazioni mobili 5G che può utilizzare le bande di frequenza identificate dalla ITU in occasione della Conferenze mondiali delle radiocomunicazioni (WRC). Si prevede che questo avverrà tra oggi e novembre 2019.

Soluzione di test per generazione del segnale della forma d'onda 5G

Opzione di forme d’onda candidate 5G R&S®SMW-K114 per il generatore di segnale vettoriale R&S®SMW200A.

Il generatore di segnale vettoriale R&S®SMW200A di Rohde & Schwarz è ideale per generare le forme d'onda candidate 5G quali GFDM, FBMC, UFMC e f-OFDM. La flessibile interfaccia grafica utente (GUI) consente il cambio semplice della parametrizzazione della forma d'onda, la selezione di diversi filtri a formazione di impulso, della lunghezza del filtro e dell'attenuazione della banda di arresto, e dispone della funzionalità a finestre. Possono essere applicati diversi schemi di modulazione. Le sequenze PN possono essere utilizzate per eseguire esperimenti hardware-in-the-loop, ossia per l'esecuzione di test sui componenti (ad es. filtro, amplificatore di potenza) e verifica dei progetti di riferimento a onde millimetriche 5G.

Soluzione di test per analisi del segnale della forma d'onda 5G

Spettro di potenza e diagramma a costellazione di un segnale UFMC demodulato con l’opzione R&S®FS-K196.

L'opzione dei candidati dell'air interface 5G R&S®FS-K196 è un software di analisi OFDM che offre la funzionalità necessaria per analizzare, ad es., forme d'onda basate su GFDM o UFMC. Il software offre le misure per l'ampiezza del vettore di errore (EVM) per sottoportante e simbolo, diagramma a costellazione, misura del ritardo di gruppo e molto altro ancora. L'R&S®FS-K196 è lo strumento giusto per misurare la qualità del segnale delle forme d'onda 5G appena definite per esaminare le loro funzionalità di prestazioni.

Prodotti per forme d'onda candidate 5G

  • R&S®SMW200A
    • Parametrizzazione completa delle forme d'onda candidate 5G GFDM, UFMC, FBMC, f-OFDM
    • Larghezza di banda del segnale da 2 GHz con generatore ARB a banda larga esterno utilizzando il modulatore I/Q incorporato da 2 GHz
    • Larghezza di banda istantanea da 160 MHz, fino a 528 MHz utilizzando il generatore R&S®AFQ100B I/Q tramite ingressi I/Q analogici
  • R&S®FSW
    • Strumento autonomo con il supporto di frequenza da 2 Hz a 85 GHz (R&S®FSW85)
    • Larghezza di banda dell'analisi del segnale incorporata da 500 MHz
    • Funzionalità di analisi del segnale da 2 GHz in combinazione con l'oscilloscopio R&S®RTO1044
  • R&S®FS-K196
    • Funzionalità di analisi per GFDM, UFMC e f-OFDM

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