Keysight Technologies LTEの動作と測定におけるMIMO：LTEテストの概要

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ゆきさかつま
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1 Keysight Technologies LTE MIMO LTE Application Note

2 LTE Long Term Evolution MIMO MIMO LTE 1 MIMO OFDM 64 QAM I/Q 2 1 MIMO LTE Long Term Evolution 3GPP 8 1 MIMO 1 RF 1 MIMO MIMO

3 RF 2 2 MI 2 2 MO Tx SISO 図 1. シングル入力シングル出力 (SISO) 無線チャネルアクセスモード Rx SISO( シングル入力シングル出力 ) SISO Tx SIMO 図 2. シングル入力マルチ出力 (SIMO) 無線チャネルアクセスモード Rx0 Rx1 SIMO( シングル入力マルチ出力 ) S/N Tx0 Tx1 MISO 図 3. マルチ入力シングル出力 (MISO) 無線チャネルアクセスモード Rx MISO( マルチ入力シングル出力 ) LTE SFBC RF Tx0 Tx1 MIMO Rx0 Rx1 図 4. 独立したデータコンテンツを持つ 2 つのトランスミッタと 2 つのレシーバから構成された MIMO 真の MIMO SISO S/N 2 3

4 LTE enb evolved Node B SFBC enb MIMO 4. enb CDD CDD LTE 3 3G SIMO MISO LTE S/N LTE 2 4 UE UE SIMO 1 LTE 2 UE S/N 3 db 4

MIMO 入力出力図 5. 2 2 チャネルのモデル 1 2 Z1 Z4 Z1 Z4 MIMO 2 式 1.

5 MIMO 入力出力図チャネルのモデル 1 2 Z1 Z4 Z1 Z4 MIMO 2 式 1. チャネル容量理論 ( 詳細バージョン ) は以下のように記述されます C=B[log 2 1+ /N 1 2 +log 2 1+ /N 2 2 ] C /s B HZ /N S/N H MIMO S/N SISO 良コンディションナンバー悪行列 B(MIMO SM) 32 % の EVM に対する CNR 図 6. MIMO によりデータ容量を最大 2 倍にできるのでシステム性能全体が向上します 5

6 7 RF LTE MIMO 2 図 7. サブキャリア周波数の関数としてのコンディションナンバー LTE 8 コードワード : CW0 CW1 1 2 MIMO SU-MIMO 2 1 UI MIMO MU-MIMO 1 UE レイヤ : MIMO 2 4 プリコード化 : MIMO enb UE 2 2 LTE 3 1 CINR 6

7 RV インデックスペイロードコードブロックセグメント化チャネルコード化レートマッチングコードブロック結合巡回バッファ CW0 スクランブル QPSK/ 16 QAM/ 64 QAM 変調マッパ空間多重化送信ダイバーシティ (DCC/SFBC) リソースエレメントマッパ OFDM 信号マッパアンテナ番号 [d] レイヤマッパ [X] プリコード化 [y] CW1 スクランブル変調マッパリソースエレメントマッパ OFDM 信号マッパ図 8. 送信ダイバーシティと空間多重化 (MIMO) のための信号処理シンボル d x y は仕様で使用されているものでレイヤマッピング前の信号レイヤマッピング後の信号プリコード化後の信号をそれぞれ表します MIMO MIMO 9 21 MIMO MU-MIMO enb 1 つの enb 1 台の UE ユーザデータプリコード化クロスチャネルデマッピングユーザデータコードワードに多重化レイヤ ( ストリーム ) にマッピングチャネルデマルチプレックス受信したコードワード図 9. アンテナポート 0 1 の伝送用コードブック 7

8 CI 0 CI 1 コードブックインデックスレイヤ数 υ [1] 2 [ 1] 2 [ j ] [0 1] [1 1] [ j j ] [ j ] 表 1. アンテナポート 0 1 に対する送信用コードブック UE enb 1 ms UE enb 8

MIMO MIMO SU-MIMO LTE SU-MIMO UE 2 SU-MIMO SU-MIMO enb S/N UE 2 UE 1 enb 図 10.

9 MIMO MIMO SU-MIMO LTE SU-MIMO UE 2 SU-MIMO SU-MIMO enb S/N UE 2 UE 1 enb 図本のアンテナによるダウンリンクの SU-MIMO( コードブック 0 の場合 ) UE 1 MIMO MIMO MIMO 2 UE UE 1 enb enb MU-MIMO 2 UE MU-MIMO LTE UE enb enb enb UE enb 2 UE MIMO UE enb enb UE 9

10 LTE LTE MHz 6 FDD TDD 2 RF IC RFIC DigRF v4 RF RFIC DigRF BER RFIC IC IC MIMO 10

11 MIMO FDD TDD FDD LTE 11 フロントエンドモジュール ( 別のコンポーネントの場合 ) 周波数変換フィルタリング利得制御 DigRF インタフェースベースバンド処理 2 チャネル受信第 2 バンド送信制御クロック参照ベースバンド処理 : 利得制御チャネルリカバリトラッキング復調パワー制御周波数 MAC およびホストインタフェースデジタルインタフェース (USB mini-pci など ) によるホストプロセッサとのインタフェースホストデバイスのローカルオペレーティングシステム上で動作するアプリケーションソフトウェアエンコードフィルタリング電源パワーアンプ / ディテクタ EEPROM/ 校正データ図 11. LTE UE 無線機の簡略化した図 1 11

12 LTE LTE MHz 20 MHz 6 LTE 20 MHz LTE LTE RS UE enb DSP RF I/Q IF ADC ADC 1 ADC RF Keysight 89601A VSA 12

13 VSA RF ADC ADC11 RF RFIC IQ Keysight MXA RFIC DigRFv3 v4 RDX Radio Digital Cross Domain IQ 89601A VSA IQ DigRF VSA EVM EVM BER IQ Keysight LTE UE MIMO MU-MIMO UE Keysight N5106A PXB RF enb UE UE MIMO 13

14 RF 信号の同期連続波または任意波形ベースバンド処理信号経路とチャネルフェージングの構成 RF アナログ IQ またはデジタルハードウェア被試験 enb 図 12. N5106A PXB シリーズユニバーサル受信機テスタを使用した RF/ アナログ / デジタルインタフェースに対する連続フェージングによるレシーバテスト構成 12 Keysight N5106A PXB MIMO 2 S/N MIMO 14

15 図 13. チャネルに適合したプリコード化なし ( 上 ) とプリコード化あり ( 下 ) の空間多重化信号 LTE 13 LTE 1 2 MIMO 2 BER UE enb

16 ストリーム 2 ストリーム 1 コードブック 1 コードブック 2 ジェネレータ間の位相オフセット図 14. プリコード化の有効性に対する位相誤差の影響 ( サンプル性能値付き ) LTE 14 EVM EVM 14 1 EVM EVM BER RF RF 15 16

17 N5181A マスタ LO LO 入力 4 方向スプリッタイベント 1 10 MHz 出力 RF 出力 RF 出力パターントリガ LO 入力 RF 出力イベント 1 10 MHz 出力パターントリガ LO 入力 RF 出力イベント 1 10 MHz 出力パターントリガ LO 入力 RF 出力図 15. タイミングおよび位相同期のための複数の信号発生器の構成 LTE MHz 6 OFDMA SC-FDMA RF FDD TDD MIMO LTE 17

18 LTE VSA LTE RE s 1 OFDMA SC-FDMA VSA VSA 9 khz 13 GHz LTE LTE LTE 20 MHz LTE ACLR SEM UMTS Universal Mobile Telecommunications Service ACLR SEM VSA FFT enb UE 18

19 OFDMA PAPR enb enb 2 1 CFR 1 CFR CDMA LTE CFR CFR CFR CFR CFR OFDM RF AWGN 10 db CFR CFR CCDF CFR /RF OFDM 2 1 ICI 1 enb UE 19

20 MIMO 16 スペクトラム測定ベクトル測定デジタル復調測定基本信号パワーと周波数特性パワー対時間 CCDF スペクトログラムコンスタレーション / 変調品質解析高度な解析図 16. LTE 性能検証のシーケンス図 MHz ダウンリンクのスペクトラムに示されたパワー OBW 中心周波数ステップ 1: 最初に RF スペクトラム測定を実行します 20

21 図 18. アップリンク信号の CCDF 測定 : 左から右に QPSK 16QAM 64QAM AWGN 基準曲線図 19. Keysight 89601A VSA ソフトウェアによりデジタル復調された 5 MHz LTE ダウンリンク信号の解析ステップ 3: 次にデジタル復調に進みます B 1 FF D A IQ C E EVM 21

22 RF RF 20 RF RF シグナルアナライザトランスミッタレシーバ信号発生器アップコンバージョンおよび増幅増幅およびダウンコンバージョンベクトル信号解析ソフトウェアオシロスコープアナログ IQ D/A 変換 A/D 変換アナログ IQ デジタイズされた IQ ベースバンド処理メディアアクセス制御デジタイズされた IQ ベースバンドデジタルインタフェース Signal Studio ソフトウェアロジックアナライザ DUT 図 20. UE のブロック図のさまざまなポイントでの信号印加と解析 22

23 MIMO デバイス構成とアナライザ接続アナライザ構成測定ステップ SISO 1 67 s RS P-SS S-SS P-SS RS EVM 0 SM EVM RS 2 2 UE EVM 表 2. マルチトランスミッタ信号の劣化を診断するための基本的な設定 23

チャネルの組み合わせ 21 RF RF MIMO 1 MIMO MIMO BER IQ BER 22 フェージングのある 2 2 MIMO チャネル

24 21 Keysight SystemVue MIMO 図 21. 完成したトランスミッタおよびレシーバと Keysight SystemVue ソフトウェアを用いて作成したフェージングのある MIMO チャネルの組み合わせ 21 RF RF MIMO 1 MIMO MIMO BER IQ BER 22 フェージングのある 2 2 MIMO チャネル 2 入力の被試験レシーバ ESG または MXG 2 信号ダウンロードデジタルデータ出力 SystemVue がインストールされたロジックアナライザ図 22. MIMO 受信部とベースバンドの組み合わせのブロック図 24

25 25 Keysight LTE の動作と測定における MIMO: LTE テストの概要 - Application Note MIMO LTE LTE LXI Web Keysight LXI 契約販売店キーサイトテクノロジー合同会社本社東京都八王子市高倉町 9-1 計測お客様窓口受付時間 9:00-18:00( 土日祭日を除く ) TEL ( ) FAX ( ) contact_japan@keysight.com 電子計測ホームページ Keysight Technologies, Published in Japan, October 7, JAJP DEP

Keysight Technologies LTE規格に準拠したトランスミッタのACLR測定

Keysight Technologies LTE規格に準拠したトランスミッタのACLR測定 Keysight Technologies LTE ACLR Application Note IP LTE 3GPP LTE LTE 1 LTE ACLR LTE Keysight X PXA/MXA/EXA LTE Keysight MXG LTE LTERF LTE 6 1.4 20 MHz OFDMA SC-FDMA 2 FDD TDD MIMO LTE CDMA RF LTE 1 LTE