5Gのチャネル・サウンディング

5Gでは高いデータ・レート(したがって広い帯域幅)が要求されるため、今日実装されている6 GHz未満のセルラ・ネットワークよりも大幅に高いキャリア周波数の採用が必要になります。

さまざまな研究プロジェクトでは、最初に6 GHz100 GHzの周波数レンジで周波数スペクトラムに関する議論が行われています。6 GHzを超える最初の5Gの展開は、28 GHzおよび39 GHzのスペクトラム範囲になることが想定されます。業界全体で、新しい周波数バンドでどのように広帯域信号が伝搬するかを学習しておく必要があります。チャネル・サウンディングは、無線伝搬経路を個別のマルチパス成分に分解して無線チャネルを特性評価するのに必要なプロセスです。この情報は、5G無線チャネルでデータを伝送する信頼性の高い変調方式を開発するために不可欠です。

最初に、携帯通信事業者、研究機関、大学、その他の業界の研究者が、3GPPなどの標準化団体のために、チャネル・モデルを定義する大規模な5Gチャネル測定キャンペーンを実施しました。いくつかのチャネル・モデルが最近定義されましたが、5Gチャネル・サウンディング・キャンペーンは今も継続中です。以下のように、高周波でのチャネル特性は従来の6 GHz未満周波数の特性とは明らかに異なるからです。

  • 経路損失が非常大きいため、ミリ波領域では指向性の高いビーム・フォーミングが必要です。
  • 特定のバンドでは、酸素/水分吸収(例:雨や湿度による損失)を考慮する必要があります。
  • 無線チャネルのコヒーレンスタイムは、非常に短時間です。
  • ほとんどの障害物で強い減衰があり、木の葉でも高い減衰/反射が生じます。
  • ミリ波では、鏡面反射がより一般的に生じます。

チャネル・サウンディング・ソリューション向けの5G NRテスト・ソリューション

5Gチャネル・サウンディング向けのローデ・シュワルツのテスト・ソリューションは、パルス圧縮方式をベースにしたものです。R&S®SMW200A ベクトル信号発生器は、帯域制限されたチャネル・サウンディング信号を所定の周波数で送信します。無線チャネルは周囲環境によってこの信号を切り替えますが、環境には、障害物、反射、散乱、酸素吸収、移動が含まれることがあります。R&S®FSW 信号とスペクトラム・アナライザは、チャネルから信号を受信し、処理したI/Qデータをデータ解析ソフトウェアに転送します。ソフトウェアは受信I/Qデータを元の送信信号と比較して、無線チャネルを表すチャネル・インパルス応答を計算します。

適用された5Gチャネル・サウンディング信号が非常に優れた自己相関性を示せば、これによって処理利得が追加されます。しかし、この方式を使用できるのは、信号発生器(送信機)とシグナル・アナライザ(受信機)の両方が必要な帯域幅に対応している場合のみです。R&S®SMW200AとR&S®FSWは両方とも、最大2 GHzの内部帯域幅に対応し、最大0.5 nsという優れたエコー時間分解能を実現できます。

ローデ・シュワルツが提供するチャネル・サウンディング・テスト・ソリューションでは、時間領域でのチャネル・インパルス応答(CIR)の直接測定が可能です。信号発生器とシグナル・アナライザを使用して、帯域幅全体で高速なCIR測定を実行することができます。この手法は、ネットワーク・アナライザをベースにしたテスト・セットアップよりも非常に高速で柔軟です。R&S®SMW200AR&S®FSWの基準周波数は非常に安定度が高いので、同期させなくても相対パワー遅延プロファイル測定を実行でき、長距離にわたる5G屋外チャネル測定に最適なソリューションを構築できます。

ローデ・シュワルツが提供するチャネル・サウンディング・テスト・セットアップでは、R&S®FSWの高い受信感度と超低ノイズ・パワー・アンプにより、業界最高のダイナミック・レンジを実現しています。達成可能な処理利得を高める特殊なチャネル・サウンディング信号を使用すれば、ダイナミック・レンジがさらに拡大します。

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