Pruebas de interferencia de banda ultraancha (UWB)

Introducción

La tecnología de banda ultraancha (UWB) permite realizar determinaciones de la posición precisas, así como comunicaciones a corta distancia, lo que ofrece numerosas ventajas para aplicaciones de medición de distancias seguras. Esta tecnología utiliza ráfagas cortas de pulsos de radiofrecuencia que ocupan un ancho de banda de más de 500 MHz y operan en el espectro de frecuencia, por lo general en el rango de 3.1 GHz a 10.6 GHz. Permite aplicaciones como seguimiento de objetos de valor y navegación en tiempo real, así como el control de acceso seguro y pagos móviles sin contacto. En el contexto de las aplicaciones en automóviles, la tecnología UWB se introdujo por primera vez en aplicaciones de llaves digitales, tal y como lo definió el Consorcio de conectividad del vehículo (CCC). Gracias a su alta precisión, confiabilidad y seguridad, la tecnología UWB es ideal para una amplia gama de aplicaciones para automóviles además de los sistemas de acceso sin llave seguros, como sistemas de detección de presencia de niños y el control por gestos.

La tecnología UWB se caracteriza por una baja potencia de transmisión, por ejemplo, –41.3 dBm (1 MHz), la cual permite su funcionamiento en bandas de frecuencia que otros servicios de radiocomunicación utilizan. Por lo tanto, es fundamental probar si las aplicaciones de tecnología UWB, en particular las que son importantes para la seguridad, se verán afectadas por los servicios de radiocomunicaciones. Las señales interferentes pueden provenir de diferentes fuentes, una de las interferencias más comunes es ocasionada por otros servicios de radiocomunicaciones dentro o cerca de la banda de frecuencia UWB. Entre las posibles fuentes de dichas interferencias se incluyen el funcionamiento de la Wi-Fi en la banda de 6 GHz, las comunicaciones de vehículos con todo su entorno (C-V2X) y las redes celulares futuras.

Su misión

Durante el desarrollo y el aseguramiento de la calidad, es necesario investigar el impacto de los servicios de radiocomunicación actuales y futuros en las aplicaciones de la tecnología UWB. Esta es la única manera de asegurarse de que estas tecnologías que son de suma importancia para la seguridad funcionen correctamente a largo plazo y de que se tomen las contramedidas adecuadas para evitar interferencias.

Solución de Rohde & Schwarz

Las mediciones de distancia seguras son una característica esencial de diversas aplicaciones de tecnología UWB. Por lo tanto, se requieren de mediciones exactas del tiempo de vuelo (ToF) al momento de validar dispositivos y chipsets que admiten la tecnología UWB, así como para la calibración de antenas. Además, el tiempo de vuelo puede utilizarse para investigar la influencia de las señales interferentes al observar el tiempo de vuelo en presencia de una señal interferente en diferentes frecuencias y niveles de potencia. Las señales interferentes pueden degradar en gran medida la recepción de señales de UWB débiles.

Para realizar mediciones precisas tanto del tiempo de vuelo como de la sensibilidad del receptor, Rohde & Schwarz proporciona una solución de T&M fácil de configurar. El probador de radiocomunicaciones R&S®CMP200 que se utiliza con el cabezal remoto de radio UWB R&S®CM-Z310A, el cual incluye un divisor/combinador de potencia de RF y una selección de atenuadores, hace posible realizar mediciones del tiempo de vuelo y de sensibilidad del receptor, sin la necesidad de realizar calibraciones adicionales ni de mediciones de retardo de trayecto.

Las mediciones de interferencia pueden realizarse en un entorno controlado u «over-the-air» (OTA). El R&S®CMQ200 es ideal para pruebas OTA de tecnología UWB. Ofrece una gama de frecuencias de 0.3 GHz a 14 GHz y una efectividad de apantallamiento superior a 80 dB. La cámara puede configurarse de manera flexible para satisfacer las necesidades del cliente.

Para generar una señal interferente, se utiliza un generador de señales vectoriales, como el R&S®SMM100A. Este generador proporciona características de RF extraordinariamente buenas a lo largo de toda la gama de frecuencias desde 100 kHz hasta 44 GHz. También cubre las bandas inferiores a 6 GHz, las cuales se utilizan en los estándares inalámbricos actuales, así como las nuevas bandas que recién se han definido para 5G NR FR1 y Wi-Fi 7.

Aplicación

La figura 1 muestra la configuración para una prueba de interferencia de UWB. La señal de interferencia generada por el R&S®SMM100A se envía al dispositivo con tecnología UWB por medio de un combinador de potencia de RF (imagen superior). La interferencia se envía por el aire al dispositivo con tecnología UWB por medio de una antena en la cámara R&S®CMQ200 (imagen inferior). Para medir tanto el tiempo de vuelo (ToF) como la sensibilidad del receptor, el cabezal remoto de radio UWB R&S®CM-Z310A se conecta al probador de radiocomunicaciones R&S®CMP200. Ambas mediciones se realizan con la herramienta de pruebas de fabricación inalámbrica R&S®WMT y su suite de pruebas integrada UWB PHY, la cual es controlada por una PC externa.

La herramienta R&S®WMT es una solución de software basada en Python para pruebas de RF de chipsets y módulos de 5G NR, Wi-Fi, Bluetooth® y UWB (incluidas pruebas de receptor y transmisor de banda UWB, tiempo de vuelo y del ángulo de llegada). Está diseñada para realizar pruebas de producción a gran escala y aplicaciones de I+D completamente automatizadas. Además, la R&S®WMT controla el dispositivo con comunicaciones de comando FiRa UCI estándar por medio de la interfaz de control (COM port).

Durante las mediciones del tiempo de vuelo o de sensibilidad del receptor, se añade una señal interferente ya sea conducida por medio del acoplador o «over-the-air» por medio de una antena a frecuencias específica y niveles de potencia variables. A fin de probar la influencia de la interferencia en el dispositivo, se incrementa el nivel de la señal interferente a un valor especificado.

Los probadores pueden también observar si el valor del tiempo de vuelo cambia o si la medición del tiempo de vuelo es imposible de realizar debido a la interferencia. La figura 2 muestra el resultado de medición de la sensibilidad del receptor de banda UWB en el CH5 (6489.6 MHz) en presencia de una señal de Wi-Fi con diferentes anchos de banda de señal (20 MHz y 320 MHz a 6.245 MHz).

Resumen

Asegure aplicaciones de tecnología UWB confiables y seguras con la solución completa de T&M de Rohde & Schwarz. Permite realizar mediciones precisas del tiempo de vuelo (ToF), pruebas de interferencia y certificación de dispositivos y chipsets que admiten la tecnología UWB para asegurar su funcionalidad a largo plazo.

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