5G OTA/マッシブMIMOテスト

ローデ・シュワルツは、ミリ波およびマッシブMIMOアンテナ用の包括的な無線(OTA)テストソリューションを提供しています。

5Gネットワークを実現する際には、容量の増加および柔軟性の向上と共に、システムの運用コスト(OPEX)の削減も求められます。容量を増やす一番簡単な方法は、ネットワーク内の基地局の数を増やすことです。しかし、不動産コストや電力消費量がかさむため、この方法を適用できるケースは限られています。これよりも有望な方法に、振幅および位相制御に対応した多数のTX/RXアンテナエレメントを使用する方法があります。これらは、マッシブMIMOシステムと呼ばれます。マッシブMIMOシステムには、さまざまな運用形態があります。マッシブMIMOシステムを使用すると、空間多重化を通じてプリコーディングされた複数のデータストリームを使用したり、ビームフォーミングを通じて利得を増やしたり、その両方を組み合わせて使用したりすることができます。

ローデ・シュワルツの無線通信5GマッシブMIMO
電界のビジュアリゼーションとOTAビームパターン測定

既に確立された6 GHz未満の周波数スペクトラムでは、通常、基地局は多数のTX/RXアンテナエレメントを利用して複数のユーザーにパラレル・データストリームを提供しています。これは、マルチユーザーMIMO(MU-MIMO)と呼ばれます。これに対し、センチ波やミリ波スペクトラムでは経路損失減衰が大きいため、大きなアンテナ利得が必要です。このために利用するのが、ダイナミックビームフォーミングです。割り当てられた信号を使用して個別のUEをターゲットにすることで、エネルギー消費量を大幅に削減できます。MU-MIMOとビームフォーミングはいずれも、基地局を増設することなく、セル容量を増やすことができます。

ローデ・シュワルツの無線通信5Gアーキテクチャー、マッシブMIMOアクティブ・アンテナ・システム
マッシブMIMOのアクティブ・アンテナ・システムの一般的なアーキテクチャー

5Gテストの課題

マッシブMIMOのアクティブ・アンテナ・システムを設計する場合、開発技術者はビームパターンに影響を及ぼす、移相器の許容値、パワーアンプ(PA)の熱起電力、およびモジュール間の周波数ドリフトなどの新たな課題に対処しなければなりません。アクティブ・アンテナ・システムでは、送受信機のフロントエンドとアンテナアレイが一体化されるため、従来のRF出力ポートにアクセスできなくなります。さらに、デジタルI/Qデータ用の従来のRF入力ポートは、光ファイバーインタフェースで置き換えられます。このため、伝搬チャネルの空間特性をモデル化する場合にも、マッシブMIMOシステムでは無線(OTA)テストがデフォルトのユースケースになっています。マッシブMIMOシステムは規模がさまざまであるため、遠方界条件でのテストではさまざまなシールド環境が必要です。

R&S®PWC200 平面波コンバーターは非常にコンパクト
R&S®PWC200 平面波コンバーター

ローデ・シュワルツの5Gテストソリューションの利点

ローデ・シュワルツは、従来の6 GHz未満のセルラー周波数とセンチ波やミリ波の周波数レンジで動作する、5Gモジュール、デバイス、およびマッシブMIMOアクティブ・アンテナ・システムのOTA測定を実行するための包括的なワンストップ・テスト・ポートフォリオを提供しています。

  • 必要なすべての試験・測定機器、アンテナ、およびアクセサリを備えたターンキー・テスト・ソリューション
  • センチ波およびミリ波ユーザー・デバイス・テスト:内蔵された高精度コニカル・カット・ポジショナーとオプションのレーザーを含むスケーラブルで持ち運び可能なR&S®ATS1000 シールドチャンバにより、経路損失の適切な校正と正確なDUT調整が可能です。
  • R&S®ATS1000に収まるオプションの熱ソリューションは、厳しい温度条件でのモバイルデバイスのテストに対応しており、外部の熱ストリームを使用して-20 °C~+85 °Cの温度範囲で熱起電力を測定することができます。
  • 正確で高速な6 GHz未満のマッシブMIMO基地局テスト:革新的で非常にコンパクトなR&S®PWC200 平面波コンバーターは、わずか1.5 mの距離のところに直径1 mの球形のクワイエットゾーンを作成し、放射電力および送受信機の測定をリアルタイムで行うことができます。
  • Albatross Projects GmbHと協力して、お客様の現場要件に応じたさまざまな大きさの標準化無線性能試験電波暗室(WPTC)を提供しています。
  • 4ポートのR&S®ZVA ネットワーク・アナライザとR&S®AMS32 測定/制御ソフトウェアを追加することにより、近傍界から遠方界への変換を含む2D/3Dパターンの特性評価が可能です。
  • R&S®SMW200A ベクトル信号発生器とR&S®FSW スペクトラム/シグナル・アナライザを組み合わせることで、RF送受信機の詳細な特性評価が可能です(例えば、変調信号を使用してEVMなどの主要性能指標を測定できます)。
  • オプションのR&S®OSP スイッチ・コントロール・プラットフォームにより、システム内での相互接続が簡素化されます。
  • R&S®NRPM OTA パワーセンサを追加することにより、ビーム・ステアリング・テストなどでの専用位置でのパワー測定が可能になります。

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このホワイトペーパーをお読みいただくと、5G NRデバイスのOver-The-Air(OTA)テストについての技術的背景がわかります。このホワイトペーパーではRFコンフォーマンスとUEに着目し、技術仕様に記載された要件を解説しています。

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平面波合成を用いた無線テスト:理論から実現へ

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