Channel sounding 5G

L’esigenza di ottenere velocità dei dati più elevate, e di conseguenza utilizzare segnali con una larghezza di banda più elevata nelle reti 5G, 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 negli spettri da 26 GHz a 28 GHz e 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 di caratterizzazione di un canale radio effettuato scomponendo il percorso di propagazione radio nei suoi singoli componenti multipercorso. Queste informazioni sono essenziali per lo sviluppo di solidi schemi di modulazione per trasmettere dati sui canali radio destinati alle reti 5G.

L’assorbimento di ossigeno e acqua nell’atmosfera aumenta notevolmente l’attenuazione del segnale nel campo delle onde millimetriche
L’assorbimento di ossigeno e acqua aumenta l’attenuazione del segnale
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Problematiche dei test 5G

Inizialmente, gli operatori di reti mobili, gli istituti di ricerca, le università e altri protagonisti del settore 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 definiti di recente, le campagne per il channel sounding 5G sono ancora in corso, in quanto le caratteristiche dei canali a frequenze maggiori si differenziano chiaramente dalle caratteristiche alle frequenze tradizionali al di sotto dei 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.

Vantaggi delle soluzioni di test 5G di Rohde & Schwarz

  • Il metodo di compressione degli impulsi offre un guadagno di elaborazione aggiuntivo, poiché i segnali di channel sounding 5G applicati presentano ottime proprietà di autocorrelazione.
  • La capacità di banda del trasmettitore e del ricevitore utilizzati è cruciale: il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A e l’analizzatore di spettro e di segnali R&S®FSW offrono fino a 2 GHz di larghezza di banda interna, consentendo un’eccellente risoluzione temporale degli echi fino a 0,5 ns.
  • La misurazione diretta della risposta all’impulso del canale (CIR, Channel Impulse Response) sull’intera larghezza di banda all’interno del dominio temporale è molto più rapida e flessibile rispetto alla configurazione di test basata su un analizzatore di reti.
  • Ideale per le misure del canale 5G all’aperto su lunghe distanze: la stabilità della frequenza di riferimento molto elevata del generatore R&S®SMW200A e dell'analizzatore R&S®FSW consente di effettuare misure del profilo del ritardo di potenza relativo senza necessità di sincronizzazione.
  • Esclusiva gamma dinamica ottenuta grazie al ricevitore ad alta sensibilità e all’amplificatore di potenza a basso rumore integrato dell’analizzatore R&S®FSW. Gli speciali segnali di channel sounding migliorano il guadagno di elaborazione ottenibile per aumentare ulteriormente la gamma dinamica.

Misura del channel sounding 5G basata sul metodo della 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, dispersioni, assorbimento dell’ossigeno e movimenti. 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.

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