Mediciones de conformación de haces en LTE

Su tarea

En las condiciones descritas, el software de la estación base controla el peso de las señales individuales de antena para desplazar el lóbulo principal del haz a la terminal de usuario. Estas señales parecen complejas. La relación del peso ponderado entre los canales surge de una multiplicación con un vector complejo debido a la polarización. Para pruebas de software o depuración de sistemas, es importante examinar las señales y verificar la ponderación, que puede estar predefinida en función del estándar o adaptada a la posición del terminal de usuario.

Solución de prueba y medición

Para esta tarea, el R&S^®RTO2044 y el R&S^®RTO1044 son potentes herramientas de exploración para analizar los desplazamientos de magnitud y fase entre canales de antenas. Gracias a la elevada velocidad de adquisición y a la TRF de alto rendimiento, es posible detectar cambios de señal rápidamente, sin que sea necesaria una conversión descendente. El ancho de banda del R&S^®RTO cubre bandas de frecuencia definidas.

La formación de haz se utiliza normalmente en el modo LTE dúplex por división en el tiempo (TDD), cuando la señal no es contigua. Para estas señales, los osciloscopios R&S^®RTO disponen de los tipos de disparo «anchura» y «ventana», que permiten la captura del impulso del canal de ida y previenen el registro de los tiempos de pausa. Esto simplifica notablemente el análisis espectral. Otra ventaja es la capacidad multicanal del R&S^®RTO. Es posible ampliarlo a varios osciloscopios en caso de necesitar analizar más de cuatro canales en paralelo.

Aplicación

En la configuración de medición de ejemplo, los canales de REF y MEAS1 de un transmisor LTE se conectaron a un R&S^®RTO, que corresponde a un sistema 1×2 MIMO.

Ajustes verticales y horizontales

En una primera medición, el transmisor LTE reconoce una señal LTE TDD y el osciloscopio adquiere dicha señal por medio de dos canales con una escala vertical superior al 80 %de la escala completa.

La escala horizontal está configurada para lograr un compromiso entre una elevada velocidad de adquisición y la disposición de suficientes muestras para la TRF y un ancho de banda de resolución suficiente.

El disparo de anchura del R&S^®RTO se utiliza para capturar solo las ráfagas de una señal LTE TDD. Se ignoran los huecos entre los pulsos y la medición de TRF de la señal no se ve distorsionada por el ruido de las secciones con huecos.

La fig. 3muestra una gráfica estable de dos ráfagas LTE TDD capturadas con un disparo de anchura de 1 msy un tiempo de adquisición amplio de 20 ms. El nivel de disparo se muestra como una línea discontinua roja.

Potencia de señal

Para verificar la conformidad espectral de la señal, se muestra más abajo el espectro del canal REF; como es de esperar, se trata de una señal de 15 MHzde amplitud 2.0175 GHz(banda LTE). Es posible medir la ponderación en términos de magnitud mediante la función de medición VMRS automatizada para los canales REF y MEAS. La relación de tensiones eficaces entre los canales REF y MEAS arroja la magnitud del factor de ponderación. La fig. 4muestra la medición del voltaje eficaz, a la derecha; debajo se encuentran las trazas de los canales REF (azul) y MEAS (rosa). La medición proporciona un valor preciso, ya que se centra únicamente en la señal. La configuración de disparo garantiza que se excluya de la medición el ruido que se produce en un hueco.

Desplazamiento de fase

Para el desplazamiento de fase entre los canales REF y MEAS, se establece un canal MATH para calcular la diferencia de fase. El resultado se muestra en la fig. 5.

Son notables dos elementos:

• En primer lugar, los picos ocasionales en la traza. Estos picos tienen su origen en un muestreo síncrono no simbólico. Pueden reducirse mediante un bloqueo del osciloscopio al reloj del transmisor, al configurar el ancho de banda de resolución (RBW) de la transformada rápida de Fourier equivalente al ancho de banda de la subportadora LTE de 15 kHzy ajustando la posición de disparo al punto óptimo de 40 μspara este ejemplo. El desplazamiento de fase se muestra en la fig. 6, cuya apariencia es mucho más suave. El espectro del canal REF también ha mejorado en comparación con la fig. 4

• En segundo lugar, la traza se superpone con una función lineal a causa del retraso de la configuración de medición. Es posible eliminar fácilmente el efecto del retraso o de cualquier otra desviación de fase calibrando la configuración sin formación de haz (ponderación), mediante la construcción de una traza REF a partir del gráfico de diferencia de fase y restando la traza REF de la diferencia de fase. La fig. 7muestra la configuración en el menú MATH mediante la función fftphi, la cual calcula la fase del canal seleccionado

Como resultado de la calibración, la fig. 8muestra la medición de fase como una línea plana. A fin de evaluar la precisión de la medición, se aplica un histograma de forma de onda, y las funciones de medición automatizadas basadas en este histograma se utilizan para determinar la media y la sigma de la medición de fase. El resultado se muestra en un icono de señal en la parte derecha, rodeado por una línea roja. El desfase (HMean) resulta ser inferior a 0.1°, y la sigma (Hσ) es inferior a 0.25°, lo cual es suficiente para medir la fase con una precisión de 1°en un típico escenario de prueba.

La medición puede ampliarse fácilmente a más canales (véase la fig. 9). Por ejemplo, un 1×4 MIMO requeriría de un osciloscopio digital R&S^®RTO de cuatro canales. Mediante un divisor de potencia para la señal REF y tres osciloscopios, fue posible analizar un 1×8 MIMO conectando la salida del divisor a cada osciloscopio y asignando las siete señales restantes a los canales libres del mismo.

Para un análisis más detallado de las señales LTE, puede combinarse el R&S^®RTO con el software R&S^®VSE para medir parámetros adicionales como la magnitud del vector de error (EVM), el desequilibrio I/Q y el diagrama de constelación.

Resumen

Es posible probar con precisión la formación de un haz de LTE con uno o más osciloscopios digitales R&S^®RTO para sistemas MIMO 1×2, 1×4 o incluso 1×8. Magnitud y fase se examinan con suficiente precisión en un caso típico de prueba. La medición no requiere ningún software específico y se puede llevar a cabo con el firmware estándar del R&S®^®RTO.

Bibliografía

• M. Kottkamp, A. Rössler, J. Schlienz, J. Schütz. Introducción a la tecnología LTE, versión 9. Múnich: Rohde & Schwarz GmbH, 2011
• Bernhard Schulz. Formación de haz y modos de transmisión LTE. Múnich: Rohde & Schwarz GmbH, 2015