Keysight Technologies LTE MIMO LTE Application Note
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
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 ) 1 1 2 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 2 2 2 2 SISO S/N 2 3
LTE 5 1. 2. enb evolved Node B SFBC 3. 1 2 enb MIMO 4. enb CDD 5. 2 3 4 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. 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
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
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
CI 0 CI 1 コードブック インデックス レイヤ数 υ 0 1 1 1 2 2 [1] 2 [ 1] 2 [ j ] 1 1 1 2 1 1 1 1 0 2 [0 1] 1 1 1 2 [1 1] 1 1 1 2 [ j j ] 3 1 1 2 [ 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 1 1 2 2 1 0 90 180 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. 2 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 2 2 1 2 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
LTE LTE 1.4 20 MHz 6 FDD TDD 2 RF IC RFIC DigRF v4 RF RFIC DigRF BER RFIC IC IC MIMO 10
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
LTE LTE 1 1.4 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
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
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
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 2 2 15
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
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 1.4 20 MHz 6 OFDMA SC-FDMA RF FDD TDD MIMO LTE 17
LTE VSA LTE RE 1 66.7 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
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
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 17. 5 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
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
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
MIMO 2 1 2 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 0 2 4 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
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 16822 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 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 www.lxistandard.org LXI Web Keysight LXI 契約販売店 www.keysight.co.jp/find/channelpartners www.keysight.co.jp/find/systemvue www.keysight.co.jp/lte www.keysight.co.jp/mimo キーサイト テクノロジー合同会社本社 192-8550 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 0120-421-345 (042-656-7832) FAX 0120-421-678 (042-656-7840) Email contact_japan@keysight.com 電子計測ホームページ www.keysight.co.jp Keysight Technologies, 2009-2014 Published in Japan, October 7, 2014 5990-4760JAJP 0000-00DEP www.keysight.co.jp