LTE는 가장 많이 이용되는 무선 기술로 성장하고 있습니다. 이 표준의 몇 가지 새 기능 중에서 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술은 다양한 이점을 제공합니다.
MIMO는 빔포밍을 이용하여 처리량 향상, 도달 범위 확장, 간섭 감소, SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 개선의 이점을 달성합니다. LTE는 송신 설정을 최적화하기 위한 다양한 모드를 지원합니다.
LTE MIMO 기지국은 Baseband 유닛, RRH(Remote Radio Head) 및 최대 8개 안테나 배열로 구성됩니다. RRH는 Baseband 유닛의 디지털 신호를 각 안테나의 아날로그 신호로 업컨버전합니다.
위 시나리오에서 기지국 소프트웨어는 개별 안테나 신호의 Weighting을 조절해 메인 Beam Lobe가 UE를 향하도록 합니다. 이러한 신호는 복잡해 보입니다. 채널 간 가중 관계는 Polarization으로 인한 복잡한 벡터와의 체배입니다. 소프트웨어 테스트 또는 시스템 디버깅의 경우 표준에 따라 사전 정의되거나 UE 위치에 따라 조정 가능한 신호 검사 및 가중 검증이 중요합니다.
이 작업에서는 R&S®RTO2044 및 R&S®RTO1044의 강력한 측정 성능을 활용하여 안테나 채널 간 크기와 위상 편이를 분석합니다. 높은 수집 속도와 고성능 FFT로 인해 신호 변경 사항을 빠르게 탐지할 수 있으며, 다운컨버전이 필요하지 않습니다. R&S®RTO의 대역폭은 정의된 주파수 대역을 지원합니다.
빔포밍은 신호가 인접하지 않을 경우 일반적으로 LTE TDD(Time Division Duplex, 시분할 동시 송수신) 모드에서 사용됩니다. R&S®RTO Oscilloscope는 이러한 신호에 대해 다운스트림 펄스의 캡처를 지원하고 일시 중지 시간이 기록되지 않도록 하는 트리거 유형(Width 및 Window)을 제공합니다. 따라서 스펙트럼 분석을 매우 간단하게 수행할 수 있습니다. 또한 R&S®RTO의 멀티채널 기능을 이용할 수 있습니다. 5개 이상의 채널을 동시에 분석해야 하는 경우 여러 스코프로 쉽게 확장할 수 있습니다.
예제 측정 셋업에서는 LTE 송신기의 REF 및 MEAS1 채널이 R&S®RTO(1×2 MIMO시스템에 해당)에 연결되어 있습니다.
수직 및 수평 설정
첫 번째 측정에서 LTE 송신기는 LTE TDD 신호를 확인하고 오실로스코프는 전체 스케일의 80 %보다 높은 수직 스케일에서 두 채널을 사용하여 이 신호를 획득합니다.
수평 스케일은 높은 수집 속도와 FFT에 대한 충분한 샘플, 충분한 RBW(Resolution Bandwidth) 간 협상을 달성하도록 설정되어 있습니다.
R&S®RTO의 Width 트리거는 LTE TDD 신호의 버스트만 캡처하는 데 사용됩니다. 펄스 사이의 갭은 무시되며, 신호의 FFT 측정은 갭 섹션의 노이즈로 인해 편향되지 않습니다.
그림 3은 1 ms의 Width 트리거 및 무려 20 ms의 수집 시간으로 캡처한 두 LTE TDD 버스트의 안정적 그래프입니다. 트리거 레벨은 빨간색 점선으로 표시되어 있습니다.
신호 출력
신호의 스펙트럼 적합성을 확인하기 위한 REF 채널의 스펙트럼이 아래 표시되어 있으며 예상과 같이 15 MHz신호입니다(LTE 대역, 2.0175GHz에서). 크기 기준의 가중은 REF 및 MEAS 채널에 대한 자동 VRMS 측정 기능을 사용하여 측정할 수 있습니다. REF 및 MEAS 채널 간 RMS 전압의 비율을 기준으로 가중 계수의 크기를 판단할 수 있습니다. 그림 4에서 오른쪽은 RMS 전압 측정을 나타내며, 아래에는 REF(파란색) 및 MEAS(핑크색) 채널의 트레이스가 있습니다. 이 측정은 신호에만 집중하므로 정확한 값을 제공합니다. 트리거 셋업은 갭 중간의 노이즈가 측정에서 제외되도록 합니다.
위상 편이
REF 및 MEAS 채널 간 위상 편이의 경우 위상차를 계산하기 위한 MATH 채널이 설정되어 있습니다. 결과는 그림 5에 나와 있습니다.
두 가지 사항을 주목해야 합니다.
교정 결과는 그림 8과 같이 평평한 선의 위상 측정으로 나타납니다. 측정 정확도를 평가하기 위해서는 파형 히스토그램을 적용하고 이 히스토그램을 기준으로 하는 자동 측정 기능을 사용하여 위상 측정의 평균 및 시그마를 결정합니다. 결과는 오른쪽에 빨간색 선으로 그려진 신호 아이콘에 표시됩니다. 오프셋(HMean)은 0.1°보다 작게 나타나며, 시그마(Hσ)는 일반 테스트 시나리오에서 1° 정확도의 위상으로 측정하는 데 충분한 0.25° 미만입니다.
더 많은 채널로 측정을 쉽게 확장할 수 있습니다(그림 9 참조). 예를 들어 1×4 MIMO는 4채널 R&S®RTO 디지털 오실로스코프가 필요합니다. REF 신호의 전력 분배기와 3대의 오실로스코프를 사용할 경우 분배기 출력을 각 스코프에 연결하고 나머지 7개 신호를 오실로스코프에서 사용하지 않는 채널에 할당하여 1×8 MIMO 시스템을 분석할 수 있습니다.
LTE 신호를 자세히 분석하려면 R&S®RTO를 R&S®VSE 소프트웨어와 결합해 EVM(Error Vector Magnitude), I/Q 불균형, 성상도와 같은 추가 파라미터를 측정할 수 있습니다.
LTE 빔포밍은 1×2, 1×4 또는 1×8 MIMO 시스템에 대한 한 대 이상의 R&S®Digital Oscilloscope로 정확히 테스트할 수 있습니다. 크기 및 위상은 일반 테스트 시나리오에서 충분한 정확도로 검사합니다. 측정 시 전용 소프트웨어가 필요하지 않고 표준 R&S®RTO 펌웨어로 측정할 수 있습니다.
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