0 introduction
De la première génération (1G) communications mobiles dans les années 1980 à 4G d'aujourd'hui, les communications mobiles et sa technologie dérivée a considérablement changé la vie matérielle et spirituelle des gens. De la communication vocale à la communication de données, en particulier l'Internet mobile et le développement rapide de l'Internet des choses 2010 à 2020, la croissance du trafic de données mobile mondial sera plus de 200 fois, notre pays sera plus de 300 fois, la technologie de communication mobile sera naturellement l'émergence de nouveaux Evolution. À l'heure actuelle, 5G est devenu un centre mondial de R & D, Association de l'Union internationale des télécommunications (UIT), la troisième génération du projet (3GPP) international Ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) ont mené des efforts des technologies et normes en matière de recherche et le développement de notre pays en conséquence établi le IMT-2020 (5G) groupe promotion .
IMT-2020 favorisera le groupe des applications 5G sont divisées en quatre scènes WAN en continu, à savoir, des scènes mobiles de couverture du point d'accès Internet et des scènes de grande capacité, les choses mobiles à faible latence haute fiabilité et une faible consommation d'énergie grande connexion scène de la scène, pic correspondant indice de vitesse a atteint 10 à 20 Gb / s, le retard de 1 ms, la fréquence de travail est également augmentée au-dessous de 6 GHz (actuellement sélectionné 3,5 GHz) et pour un millimètre onde basse fréquence (6 ~ 100 GHz) de la haute fréquence .
5G est non seulement une mise à niveau technologique, mais aussi une large plate-forme pour la naissance de nouvelles applications des nouvelles technologies. Tout en travaillant dans une des bandes de communications mobiles 4G relativement plus élevés, les mêmes moyens de bande passante par rapport une plus grande bande passante absolue, mais en raison de la décoloration dans une opération de communication mobile inévitable environnement physique naturel en raison des effets de trajets multiples, de sorte qu'une grande vitesse de réseau prédéterminé difficile à réaliser, nous devons prendre une variété de nouvelles technologies pour augmenter la bande passante, dans laquelle à grande échelle multi-entrées-sorties de la technologie MIMO (massive) est la technologie clé. Massive MIMO faible intermodulation passive (le PIM), un faible couplage mutuel, une série de canaux avec la bonne échelle d'amplitude de cohérence progressive antenne réseau, l'unité et de son circuit d'alimentation, un amplificateur de puissance et d'autres technologies RF présente de nouveaux défis .
Massive réseau d'antennes MIMO de la conception et le développement formulation, liens certification production et de performance, les techniques de test de fréquence radio sont nécessaires pour assurer. Du point de vue des indicateurs de test, les indicateurs de test RF 5G comprennent des composants RF classiques niveau discret indicateurs actifs / passifs (par exemple intermodulation passive) passif intégré et l'interface d'air actif (OTA) à tester (par exemple, le rayonnement efficace puissance (EIRP)), et des paramètres de performance au niveau du système (par exemple, débit). Du point de vue du site d'essai, il peut être divisé en test test intérieur et extérieur .
essai à l'intérieur en utilisant une chambre obscure d'onde électromagnétique pour produire l'amplitude et la régulation de phase, les données de mesure est calculé et une conversion, les méthodes de test analogiques d'une région de champ micro-onde caractéristique loin en dehors du travail scènes réelles ou complexes. Méthode d'essai en laboratoire par rapport à la méthode d'essai extérieure, un petit coût, l'incertitude de mesure plus faible pour les applications de toutes les étapes de la conception et le développement, la production et la mise en service pour répondre à la certification de .
Le présent document décrit et analyse la simulation sur le terrain de loin micro-ondes à l'intérieur 5G de chambre de test RF de simulation de scénarios de travail réel et méthode d'essai d'intermodulation passive, et analyse les technologies clés dans lesquelles le simulateur réseau d'onde plane d'antenne de la méthode, le modèle 5G de canal.
1 chambre micro-ondes jusqu'à la simulation sur le terrain
La méthode actuelle est applicable à une mesure de station de base de communication mobile 5G comprend principalement un champ de mesure de l'enregistrement à l'intérieur, plusieurs serrant chaque jeu, et un simulateur sphérique d'onde plane en champ proche, comme représenté sur la Fig. Dans lequel, lorsque l'intérieur quasi mesure champ lointain assez loin, généralement considéré comme le modèle de mesure de l'antenne d'incertitude est minimale, le principal inconvénient est la nécessité de satisfaire pleinement la chambre noire de grande taille correspondant au champ lointain, le coût élevé de la construction, comme le Guangdong Tongyu Communication construction de 70 m a augmenté pièce sombre. Intérieur Quasi loin champ si satisfait pas totalement le champ lointain, provoquent également le diagramme d'antenne de lobe latéral et la précision de mesure de la profondeur de zéro, en raison de la grande perte de trajet supplémentaire, une partie limitée de la mesure de l'indice de fréquence radio. Antenne compacte pour répondre le champ loin près, et la mesure des indicateurs de la station de base modèle d'antenne radio est simple et intuitive, le courant est limitée principalement par l'utilisation des coûts de construction plus élevés et les coûts d'entretien. Le test de champ proche de rendement élevé pour l'antenne de bande de 6 GHz de mesure figure, étant donné que la condition de champ lointain ne se satisfait pas directement partie de l'index de fréquence radio n'a pas été mesurée directement.
Est un appareil de simulation d'onde plane capable de générer une onde plane de référence dans une certaine zone, l'amplitude du champ quasi-électrique, les fluctuations de phase peut répondre à l'onde plane antenne environnement de champ lointain pour les tests requis. Typiquement, la configuration d'ondes planes du simulateur représenté à la figure 1 (d), l'utilisation de la technologie d'antenne réseau de champ proche sur un réseau à deux dimensions de l'unité d'antenne individuelle est réglée, dans le champ focalisé dans une très petite zone de l'espace. Et en outre, en pondérant l'amplitude et la phase de conception d'optimisation et la position de chaque cellule dans l'antenne-réseau, de sorte que le champ dans une région de répartition spatiale de très petites fluctuations dans .
Simulateur d'onde plane par rapport à d'autres méthodes de mesure de l'avantage maximal de la chambre noire petit espace d'exigence pour 5G fréquences de test de communication mobile au-dessous de 6 GHz dimensions extérieures sombres de l'ordre de 3 m x 3 m x 4 m. En testant l'antenne environnement onde plane, il ne nécessite pas de conversion peut être effectuée une mesure directe de plusieurs index de fréquence radio. Simulateur d'onde plane capable de mesurer l'antenne à haute fréquence et les indicateurs comprennent: un diagramme d'antenne, le gain de l'antenne, l'antenne d'efficacité, de polarisation croisée, PIRE (puissance isotrope rayonnée équivalente), le TRP (puissance totale rayonnée), le TIS (Total isotrope Sensibilité ), EIS (sensibilité isotrope), EVM (erreur d'amplitude du vecteur), ACLR (interférence de canal adjacent). simulateur d'onde plane peut également prendre en charge les tests du système de niveau supérieur, tels que le débit, les tests de taux d'erreur binaire.
2, A NE = Nx × unités d'antennes planes de réseau Ny configuration spécifique du simulateur plane onde dans pas de cellule figure dx et dy, respectivement, dans une certaine méthode de génération de région d ondes quasi-planes à distance. Supposons une unité de source ponctuelle idéale, un réseau plan de l'expression du champ électrique dans le point de prélèvement de l'espace mort (xm, ym, d) (un total de M points d'échantillonnage) est:
Condition d'onde quasi-plane obtenue en optimisant la fonction objective E (xm, ym, z) est nécessaire.
Reliure analyse ci-dessus, la simulation d'un simulateur d'onde plane de 20 x 20 cellules, pas de cellule est , 1 m x 1 m dans une zone de calme formée à distance de 1,8 m, les fluctuations d'amplitude < 1,0 dB, la fluctuation de phase < 10 °, le plan de simulateur vagues distribution du champ électrique dans le 3,5 GHz comme représenté sur la Fig.
2 scènes d'intérieur travail simulation réelle
Gbps largeur de bande de vitesse de la commande est une des caractéristiques de 5G. Canal radio l'effet inévitable de trajets multiples décoloration due au spectre étalé multivoie bande passante réelle restreint atteint . techniques de codage spatio-temporel MIMO, tirer pleinement parti de la non-corrélation de chaque sous diamètre de trajets multiples, peut grandement améliorer la capacité de bande passante réelle du système, la bande passante obtenue par ce test est appelé débit (Throughtput). 5G, Massive techniques MIMO en ajoutant plusieurs antennes à la station de base, en plus de la bande passante réelle peut être grandement améliorée, mais aussi obtenir une meilleure capacité beamforming, la capacité du réseau d'augmentation et pour supprimer les interférences intra-cellulaire. Cette technique de modélisation de canal, pilote précodée et une des exigences de conception plus élevés.
Interface de l'air intérieur (OTA) test est la méthode d'essai de performance du système pour l'Association des États-Unis des communications sans fil et Internet (CTIA) proposés dans plusieurs systèmes d'antennes MIMO telles que les méthodes de test OTA, le document 3GPP37.977 introduit la définition du débit MIMO OTA, et un procédé de chambre noire procédé multi-sonde (SÉFM), méthode de la chambre de réverbération et à deux étages (2 étages), etc. en variante, comme représenté sur la figure .
noyau intérieur d'un système de test Massive OTA MIMO débit est ainsi de simuler les scènes réelles travaillent à l'intérieur 5G communication mobile, des signaux électromagnétiques dans la reproduction de la scène réelle provoquées par des effets de trajets multiples dans le domaine spatial, domaine temporel, des domaines de polarisation et les fréquences caractéristiques du .
De ce point de vue d'analyser trois options, comme représenté sur la figure 4 (b), le procédé comprend l'utilisation de la chambre de réverbération distribution gaussienne chambre amplitude analogique de réverbération, de la phase de distribution uniforme canal de Rayleigh; la figure 4 (c ) comme indiqué dans le procédé en deux étapes, d'abord diagramme d'antenne mesuré, puis a enregistré la direction d'impact de l'antenne du dispositif de la figure simulateur de canal en cours de test avec une méthode d'accès conductrice. Ces deux méthodes sont effectivement simulent pas entièrement l'onde électromagnétique par rapport à la répartition spatiale de la caractéristique mesurée du réseau d'antennes, de sorte que les différentes stations de base ne peuvent pas être étudiés - différence d'angle d'orientation borne de performance, ne peut être étudiée Massive capacité de formation de faisceau de réseau spatial MIMO .
Sur la figure 4 Méthode d'essai multi-sonde représentée en (a), chaque antenne à double polarisation sonde connectée correspondant à deux simulateur de canal de signal de polarisation différente. Simulateur de canal est utilisé pour simuler le signal d'évanouissement par le travail de la vraie scène de propagation par trajets multiples, le signal envoyé à partir de l'antenne de la sonde est en accord avec le modèle de canal à évanouissement signal aléatoire, ce qui résout le véritable reconstruction du signal d'environnement intérieur étude plus complète du débit du système en cours de test.
On peut voir à la fois dans la conception modèle de canal Massive système MIMO, ou dans la performance du système de niveau de test MIMO intérieur, la technologie est l'un des plus critiques. Étant donné que les caractéristiques de directivité d'antenne, le modèle géométrique de modèle de canal de terminal général ou un sous-modèle, ledit diamètre étendu (SCME) sur la base. SCME intensité de signal à trajets multiples du modèle est supposé avoir différents temps de retard fixe à partir de plusieurs pièces, l'angle d'arrivée de trajet d'arrivée, d'autant que plus la bande passante discrimination plus de routes, par conséquent, proportionnel à la largeur de bande du numéro de la voie de travail. modèle CPME scénarios applicables à l'environnement de macrocellule banlieue, l'environnement urbain et de l'environnement micro-cellulaire macrocellule urbain, environnement différent, hypothèses différentes du signal de signal direct (LOS). Pour la station de base, étant donné que l'emplacement d'installation et les caractéristiques du réseau d'antennes, la direction d'arrivée du signal à trajets multiples doit être plus agglomération .
En fait, le modèle de canal dépend non seulement des facteurs géométriques de l'environnement, et plus étroitement liée à la position de hauteur du motif caractéristique, et des facteurs importants dont la fréquence de fonctionnement, l'antenne de l'environnement d'émetteur-récepteur. 3GPP, défini par le modèle UIT canal est simple, et ne peut pas refléter la performance du système, le terminal, la puce dans la scène réelle. Notre nouvelle génération large bande réseau de communication mobile sans fil de problème majeur annuel spécial en 2018 mise en place d'une tâche spéciale 1-22 « simulation 5G de canal et la vérification des performances en fonction des grandes données, » méthode d'étude pour simuler avec précision l'environnement de propagation à l'intérieur à l'extérieur. les données de mesure de l'utilisation du canal de masse, l'introduction de l'extraction de données et des techniques d'apprentissage machine pour construire plusieurs cellules et couvertures multi-utilisateurs de l'environnement de propagation radio, la recherche clé de la technologie de commutation et de développement, le débit de crête, de commutation et d'autre simulation de la performance et de la plate-forme de test.
Test passif intermodulation 3
Lorsque le signal de la fréquence de l'entrée une pluralité de dispositifs passifs, étant donné que les dispositifs non linéaires génèrent des interférences d'intermodulation entre le signal d'affecter la qualité de la communication. Future 5G communications mobiles, haute puissance, multi-bandes, une sensibilité élevée est devenue une tendance, nous devons accorder plus d'attention à l'essai et la conception des interférences PIM .
intermodulation passive caractérisée de deux façons: l'une est la représentation du niveau absolu de puissance, en dBm pour valeur de niveau de produit d'intermodulation est représenté, l'une est la représentation du niveau de puissance relatif, à savoir par des produits d'intermodulation niveau absolu de puissance et d'une différence entre le niveau de puissance de la porteuse d'entrée exprimé en dBc. port de test recommandé IEC62037 en utilisant 2 x 20 W (43 dBm) puissance, cette norme a été adoptée par l'industrie. Tels que l'antenne de station de base des exigences d'intermodulation typiquement -107 dBm 2 × 43 dBm @, ce qui équivaut à -150 dBc @ 2 × 43 dBm.
À l'heure actuelle, la communauté internationale a mis au point un niveau de mesure d'intermodulation passive CEI 62037, méthode d'essai standard série IEC 62037 basée sur un support double, comprenant un type de rayonnement et le type de transmission intermodulation intermodulation deux critères de base pour le principal dispositif de port unique (antenne), un dispositif à ports multiples (par exemple un diviseur de puissance) et les dispositifs à double accès (par exemple, un connecteur coaxial, guide d'ondes, etc.). Radiant principe du test est représenté sur la figure 5, pour la mesure d'un dispositif à port unique, l'antenne et la charge de sorte que la méthode de mesure peut être employée. dispositifs à double port en utilisant un système de test du type de transmission représenté sur la. figure 6. Etant donné que le niveau du signal d'intermodulation est faible, les exigences générales du système de test pour maintenir une certaine stabilité.
Dans un système d'essai de rayonnement d'exemple, le système d'essai se compose de trois parties (partie d'émission, la section d'essai, la section de détection), une partie de transmission de puissance du synthétiseur de fréquence de la source de signal, coupleur directionnel, un mesureur de puissance, un synthétiseur de fréquence, Tx-Rx composants diplexeurs. Le signal généré par le synthétiseur de fréquence de source de puissance, le synthétiseur de fréquence par synthèse de deux porteuses, le signal synthétisé par l'intermédiaire du diplexeur Tx- Rx atteigne le DUT, la section de détection PIM par le filtre passe-bas à bande, un amplificateur à faible bruit , les composants de l'analyseur de spectre. Le signal de PIM généré par filtrage, d'amplification et d'affichage. Typiquement mesurée haut-parleur du type à rayonnement, y compris le DUT comprend une méthode radiométrique, sans la nécessité d'une chambre d'absorption de PIM.
Le procédé peut mesurer la valeur de niveau de PIM de l'appareil à micro-ondes typique (supérieure à -110 dBm), tandis que lorsque le PIM est faible (inférieure à -110 dBm), le système de test et la source de signal parasite amené à proximité ou même la force d'intermodulation supérieur intermodulation, filtre passe-bande pour filtrer difficile source de signal parasite, résultant en un PIM de signal détecté inexacts. 5G Massive technologie MIMO utilisant une puissance de station de base de communication mobile grandement augmentée de 43 dBm, l'expansion de la bande d'utilisation du terminal, d'améliorer en permanence la sensibilité du récepteur, la précision du système de test d'intermodulation passive, la flexibilité, une grande efficacité et une plus grande stabilité exigences.
4 Conclusion
Développement 5G antenne de communication mobile et la technologie RF favorisera grandement les progrès de l'antenne et au niveau du système frontal méthodes de mesure RF. 5G est plus appropriée pour la mesure de l'onde plane de simulation de la technologie de communication mobile sera largement appliquée. 5G techniques de simulation de canal pour mesurer les caractéristiques du système de communication dans son ensemble, intermodulation méthode de simulation de dispositif passif sera nouveau développement.
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Documents 33-35 légèrement
Informations sur l'auteur:
XIF Yong-Jun, Wang Zhengpeng, Miao juin Gang, Guo long
(Laboratoire clé de l'Université de Beijing des applications de détection de micro-ondes aéronautique et d'astronautique et de sécurité, Beijing 100191, Chine)
