5G NR Baz İstasyonu Vericilerinde Sinyal Analizi: Bölüm 1

5G NR Baz İstasyonu Vericilerinde Sinyal Analizi: Bölüm 1

 

Günümüzde sürekli gelişen standartlarla  birlikte test çözümleri daha yüksek frekansları, daha geniş bant genişliklerini ve yeni fiziksel katman yeteneklerini desteklemelidir. Günlük yaşamımız, 5G ile birlikte gelen çok daha hızlı, daha güvenilir ve neredeyse anında bağlantı kadar düşük gecikmeli özellikler sayesinde çeşitli yenilikçi ve kapsamlı mobil kablosuz iletişim uygulamaları ile zenginleştirilmiştir. Baz istasyonlarının vaatlerini yerine getirmelerini sağlamak için, yeni uygunluk testlerinden geçmeleri gerekiyor. Uygunluk testi, 3. Nesil Ortaklık Projesi (3GPP) spesifikasyonlarının derinlemesine anlaşılmasını gerektiren baz istasyonu yaşam döngüsünün önemli bir parçasıdır. 5G yeni radyo (NR) baz istasyonu veya kullanıcı ekipmanı (UE) piyasaya sürülmeden önce, gerekli tüm testleri geçmesi gerekir. Ürünler 3GPP uyumlu olmadığı sürece ağlara dağıtılamaz.

Sürüm 15'te, 5G NR'nin yanı sıra uzun dönem evrim (LTE) için bazı yeni özellikler de bulunmaktadır. Sürüm 16 ile birlikte, NR evriminin ilk adımı olarak NR'de birkaç yeni ve önemli geliştirmenin yanı sıra LTE geliştirmeleri ve uzantıları da yapılmıştır. Sürüm 16, iki spesifik özellik kümesi sunar. İlk küme, çoklu radyo erişim teknolojisi (çoklu RAT), çift bağlantı ve taşıyıcı birleştirme (CA) geliştirme, endüstriyel nesnelerin interneti (IIoT), ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim (URLLC), araçtan her şeye (V2X) gibi yeni uygulama alanlarını içerir. Bu küme, NR lisanssız — NR-U, NR konumlandırma ve iki adımlı rastgele erişim kanalı (RACH) içerir. İkinci kümede ise, çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) geliştirmeleri, entegre erişim ve ana taşıyıcı (IAB), çapraz bağlantı paraziti / uzaktan parazit yönetimi, kullanıcı ekipmanı (UE) güç tasarrufu ve mobilite geliştirmeleri gibi kapasiteyi artırmayı ve operasyonel verimliliği iyileştirmeyi amaçlayan özellikler bulunmaktadır.

Bu blog serisi boyunca, frekans aralığı FR1 ve FR2 baz istasyonları için gerçekleştirilen ve temel verici testlerini, test zorluklarını ve doğru ve güvenilir sonuçlar için bunları karşılayacak en gelişmiş endüstri çözümlerini tartışacağız. Bölüm 1'de, verici gücü testlerini ve gereksinimlerini tartışacağız.

3GPP Baz İstasyonlarının Uygunluk Testi

3GPP, TS 38.141’de NR baz istasyonları için radyo frekansı (RF) uygunluk testi yöntemlerini ve gerekliliklerini tanımlar ve iletim, alım ve performans testlerini kapsar. Baz istasyonunun türüne göre (İletim türü (Conducted) veya Işıma Türü (Radiated)) bu teknik tanımlama iki bölümden oluşur. TS 38.141-1'in 1. Bölümü, iletim türü baz istasyonları içindir ve sadece FR1 frekans bölgesini kapsar. TS 38.141-2'nin 2. Bölümü ise ışıma türü baz istasyonları içindir, burada hem FR1 hem de FR2 desteklenmektedir.. Her iki durum için baz istasyonu uygunluk testlerinin bir özeti Tablo 1'de bulunabilir.

Bir baz istasyonu, uyumluluk testlerin iletim türü veya ışıma türü olmasına bağlı olarak dört yoldan biriyle yapılandırılabilir. Tip 1-C, FR1'de çalışan NR baz istasyonlarını ve ayrı anten konnektörlerindeki gereksinimleri ifade eder. Tip 1-H NR baz istasyonu, bireysel alıcı-verici dizi sınırı (TAB) konnektörlerinde tanımlanan gereksinimler ve ışıma ile yayılan arabirim sınırında (RIB) tanımlanan kablosuz (OTA) gereksinimlerle ilk frekans aralığında (FR1) çalışır. İki tip O tanımlaması (1-O, 2-O), FR1 veya FR2'de çalışan NR baz istasyonlarını ifade eder ve yalnızca RIB tarafından tanımlanan OTA koşullarını karşılaması gerekir. İletim türü ve ışıma türü testler arasındaki temel fark, baz istasyonu tipleri 1-H, 1O ve 2O için ışıma türü testlerdir.

Tablo 1. Sürüm 16 baz istasyonu tarafından gerçekleştirilen iletim ve ışıma türü uygunluk testleri

Baz İstasyonu Vericileri için Test Gereksinimleri

Sinyal analizörünüzde bulunan 5G NR ölçüm uygulamanız, standartlar tarafından belirtilen gerekli testlerin yanı sıra 5G NR uygulaması kapsamında olanları da ölçebilmelidir. Kanal gücü ve işgal edilen bant genişliği, bitişik kanal sızıntı oranı (ACLR), çalışma bandı istenmeyen emisyonları (OBUE), sahte emisyonlar, Tx açma / kapama gücü, hata vektör büyüklüğü (EVM), frekans hatası ve zaman hizalama hatası (TAE) ile birlikte en yaygın testler arasındadır. Çıkış gücü, çıkış gücü dinamikleri, iletim açma / kapama gücü, iletim sinyali kalitesi, istenmeyen emisyonlar ve verici intermodülasyonu gibi standartlarda kapsanan bir dizi verici özelliği ve test ölçümleri de vardır.

Çıkış Güç Dinamiği Ölçümleri

Çıkış gücünün test edilmesi, maksimum güçte iletim yaparken güç çıkışının baz istasyonunun beyan edilen değerine kıyasla ne kadar doğru olduğunu belirlemek için gerçekleştirilir. Şekil 1'de (solda) gösterilen ölçüm sonucu, kanal gücü ölçüm modunda 100 MHz bant genişlikli zaman bölmeli çift yönlü (TDD) sinyalinden elde edilmiştir. Kapı (Gate) başlangıç ve durdurma çizgileri, gücü ölçmek için kullanılan çerçeve içindeki parçayı gösterir. 100 MHz bant genişliği üzerinde, güç -1.04 dBm'de ölçülürken, iletilen sinyal gücü 0 dBm olarak ayarlnamıştır. Kablo kaybı 0,64 dB olarak önceden ölçümmüş ve kalibre edilmiştir. Güç doğruluğu, test gereksinimleri dahilinde -0,4 dB olarak tahmin edilmektedir.

Çıkış gücü dinamiği, bir baz istasyonu maksimum ve minimum seviyelerde iletim yaptığında güç seviyelerindeki farklılıkları ifade eder. Ölçümler, sembol içinde herhangi bir senkronizasyon sinyali bloğu (SSB) veya demodülasyon referans sinyali (DMRS) olmadan, yalnızca fiziksel veri paylaşımlı kanal (PDSCH) verilerini taşıyan ortogonal frekans bölmeli çoklama (OFDM) sembolleri üzerinde yapılmalıdır. OFDM sembolü iletim gücü sınırı (OSTP) yalnızca veri sembolleri için ölçülür ve dinamik güç ölçümü için bir gerekliliktir.

Keysight'ın UXA sinyal analizörleri ve PathWave X Serisi ölçüm uygulamaları, Şekil 1'deki (sağda) çıkış gücü dinamiklerini ölçmek için kullanılır. Baz istasyonundan maksimum iletim gücü için OSTP ölçüm sonuçları -1,02 dBm'dir. Test modelleri listesinden seçilebilen test modeli 3.1 kullanılarak ölçülebilir. Sinyalin başarılı bir şekilde demodüle edilmesinin ardından, OSTP ve diğer ölçüm sonuçları ekranda görüntülenecektir.

Test modeli 3.1, çoklu izlemeler ekranında görülebileceği gibi, 64QAM modülasyonuna sahip bir tam kaynak bloğu (RB) ayrımıdır. Minimum gücü, tek bir RB ile test modeli 2 sinyalini kullanarak da ölçebilirsiniz. Bu nedenle, 25.48 dB'lik güç dinamiğini hesaplayabilir ve standart gereksinimlerle karşılaştırabilirsiniz. 

Şekil 1. İletilen çıkış gücü ölçüm test modeline bir örnek (solda) ve çıkış gücü dinamikleri (sağda)

İletim Gücü Açma ve Kapama Ölçümü

İletim kesme gücünü test ederek, standart tarafından tanımlanan sınırlar dahilinde olup olmadığından emin olabiliriz. Ancak, bu test yalnızca TDD modunda çalışan baz istasyonu sistemleri için geçerlidir. Tanım, baz istasyonunun iletim bant genişliğine eşit, kare bir bant genişliği filtresi ile filtrelenmiş, iletimin olmadığı süre boyunca atanan kanal frekansına    (N = SCS / 15) ortalanmış 70 / N μs üzerinde ölçülen ortalama güçtür ve SCS, kHz cinsinden alt taşıyıcı aralığıdır.

Bu testte iki teknik yönün doğrulanması gerekir: Birincisi, verici kapalıyken güç seviyesini ölçmek ve değerin standartta tanımına göre geçme veya kalma durumunu belirlemektedir. Diğeri ise TDD sinyalinin anlık paketinin geçici hal süresini, rampa yükselme ve rampa aşağı süresini ölçmektir. Kapalı durumda güç değeri, iletim türü bir test için yaklaşık -83 dBm / MHz'den ve ışıma türü bir test için -102 dBm / MHz'den az olmalıdır.

Geçici hal zamanı, vericinin kapanmadan ilgili güç seviyesine ve bunun tersi yönde gidebileceği zamandır. Şekil 2'de, Keysight'ın UXA sinyal analizörleri ve PathWave X Serisi ölçüm uygulamaları, 5G NR için iletim kapama / açılma gücünü ve geçici hal sürelerini ölçmek için kullanılır. Bu örnekte anlık paket sınırını bir dış tetikleyici belirler. Test modelinin çerçeve yapısını kullanarak, geçici zamanı ölçmek için yukarı ve aşağı güç rampası kullanılabilir.

Güç zarfı maskesi, beklenen kapalı güç sınırının yanı sıra rampa yukarı ve rampa aşağı konumlarını gösterir. Alttaki metrikler tablosunda, iletim gücü, kapalı durumda güç, rampa artışı ve rampa düşmesi ölçümleri bulunur. Sonuçlar sol üst köşede başarılı/başarısız göstergesi şeklinde görüntülenir, böylece bunları tanımlanan standartlarla karşılaştırabilirsiniz. Bu sınırlar varsayılan olarak 3GPP spesifikasyonlarına ayarlanmıştır, ancak bunları özel test gereksinimlerinize uyacak şekilde değiştirebilirsiniz.

Şekil 2. İletim açma / kapama güç ölçümüne bir örnek 

Standartlar geliştikçe, test çözümleri daha yüksek frekansları, daha geniş bant genişliklerini ve yeni fiziksel katman özelliklerini desteklemelidir. 5G'de tasarım ve inovasyon için bir sonraki adımlarınızı planlarken, standartları ve testleri nasıl etkilediklerini anlamak, başarılı ve doğru testler sağlamak için çok önemlidir.

Bir sonraki blogda, 5G baz istasyonlarında 3GPP standartlarına göre iletim sinyali kalitesini tartışacağız.

 

 
 
Yönetici | 18.07.2022 312 Görüntüleme
 

Yorumlar
 
Henüz yorum bulunmamaktadır. İlk yorumu sen yazabilirsin. Yorum yazmak için tıklayın
Bu Kategorideki Diğer Yazılar
Whatsapp Online Telefon Numarası