5G のウェイブフォーム・キャンディデイト

ローデ・シュワルツの電子計測ソリューションは、5G 候補波形の生成および解析が可能です。

直交周波数分割多重(OFDM)は、今日の LTE/LTE-Advanced ネットワークで使用されるアクセス方式です。ネットワークへのアクセスを確立するために、ダウンリンクでは OFDMA、アップリンクにおいては SC-FDMA の2つの異なる波形が利用されています。)両方の波形を利用することで、マルチキャリア伝送方式である OFDM による恩恵だけでなく、周波数およびクロック・オフセットに対する高い感受性、高いピーク対平均電力比(PAPR)、そしてスペクトラム・アジリティの軽減の欠点が生じます。

周波数とクロック・オフセットに対する感度は、定期的に信号内に同期信号と基準信号を含める必要があります。また、通信(データ交換)の際に、事前に同期するためのデバイスとネットワークが必要になります。LTE での限定されたスペクトラム・アジリティは、連続した OFDM シンボル間の遷移に依存します。信号生成時に 2 つの OFDM シンボル間の不連続性(相転移)は、周波数領域におけるスペクトラム・スパイクを引き起こします。これは、高い帯域外放射をもたらします。そのため、ガードバンドは、隣接するチャネル間の干渉を防止するために必要となります。LTE などの OFDM ベースの信号では、無線チャネルで予想される遅延を生むシンボル間干渉(ISI)を回避するために、サイクリック・プレフィックスをもつ長いシンボル接続時間が用いられます。

OFDM 信号生成プロセスによって発生するスペクトラム・スパイクがある 20 MHz LTE ダウンリンク信号のパワー・スペクトラム

OFDM ベースの波形は、5Gの候補波形の一つとした研究テーマとして研究が進んでいます。超低遅延かつ信頼性の高い通信リンクの確立により、自動運転などの新しいサービスやアプリケーションへの活用が見込まれています。。また、より短いシンボル間隔でサイクリック・プレフィックスがオプションで作用する波形も検討されています。現在、次のような5Gの候補波形が検討されています。

  • ・ Generalised frequency division multiplex (GFDM
  • ・ Filter band multicarrier(FBMC
  • ・ Universal filtered multicarrier(UFMC
  • ・ Filtered OFDM(f-OFDM

これらの候補波形の性能は、分析/評価が行われている最中です。また、SCMA(sparse code multiple access)、NOMA(non-orthogonal multiple access)、RSMA(resource spread multiple access)など新たな多重アクセス方式の、調査/検討も行われています。

このような候補波形、アクセス方式が将来の 5G システムで利用されることが予想されます。2019年11月月に開催されるWRCで、 ITUにより決定される予定になっています。

5G 候補波形の信号生成ソリューション

R&S®SMW200A ベクトル・シグナル・ジェネレータ用の R&S®SMW-K114 5G 候補波形オプション

R&S®SMW200A ベクトル・シグナル・ジェネレータは、GFDM、FBMC、UFMC、f-OFDM など 5G で検討されている波形を生成するのにに最適です。柔軟なグラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)は、波形パラメータ、パルス整形フィルタ、フィルタ長などを簡単かつ容易に変更することができます。また、表示機能も備えています。PN シーケンスは、例えばフィルタ、パワー・アンプのテスト、または、検証のための "hardware-in-the-loop experiments"実験を実行するために利用できます。

5G 候補波形の信号解析ソリューション

R&S®FS-K196 オプションで復調された UFMC 信号のパワー・スペクトラムとコンスタレーション・ダイアグラム。

R&S®FS-K196 オプションは、5G の候補波形である、GFDM、UFMC などの波形を解析できるソフトウェアです。ソフトウェアは、サブキャリアやシンボルにおける EVM 測定、コンスタレーション・ダイアグラムなどを解析可能にします。R&S®FS-K196 は、5G 候補波形の解析に最適なツールです。

5G 候補波形用製品

  • R&S®SMW200A ベクトル信号発生器
    • 5G 候補波形 GFDM、UFMC、FBMC、f-OFDM の完全パラメータ化
    • 内蔵 2 GHz I/Q 変調器を使用した外部広帯域 ARB ジェネレータによる 2 GHz 信号帯域幅
    • 160 MHz 瞬時帯域幅、アナログ I/Q 入力経由で R&S®AFQ100B I/Q ジェネレータを使用して最大 528 MHz
  • R&S®FSW シグナル・スペクトラム・アナライザ
    • 2 Hz85 GHz の周波数をサポートするスタンドアロン機器(R&S®FSW85)
    • 500 MHz 内蔵信号解析帯域幅
    • R&S®RTO1044 オシロスコープと組み合わせることで 2 GHz の信号解析機能
  • R&S®FS-K196
    • GFDM、UFMC、および f-OFDM の解析機能

5Gの詳細

5G 注目の技術

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