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EDA/SW/T&M
5G AIR INTERFACES
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- ELETTRONICA OGGI 455 - GIUGNO/LUGLIO 2016
per affrontare in modo efficace tali problematiche.
Per definire nuovi standard di trasmissione, i ricercatori
dovranno caratterizzare il canale radio per comprendere
come il segnale si propaghi. A tal fine si impiegano tecni-
che di caratterizzazione del canale, spesso indicate con
il termine ‘
channel sounding
’, per raccogliere la risposta
all’impulso del canale (CIR,
Channel Impulse Response
)
in modo da estrarne i parametri tramite opportuni algo-
ritmi di stima. I dati estratti sono poi usati per sviluppare
i modelli del nuovo canale come mostrato in figura 1.
I sistemi per la caratterizzazione del canale spaziano
dai più semplici ai più complessi a seconda dei pa-
rametri da stimare. Quando si misura un canale tem-
po-variante con cammini multipli di propagazione è
necessario analizzare una risposta all’impulso com-
plessa, con informazioni di fase e nel dominio del tem-
po. Inoltre, una delle sfide principali consiste nella ca-
pacità di duplicare o validare le misure con sistemi di
misura diversi in condizioni simili. Le principali sfide
tecniche includono:
– generazione dei segnali e analisi a frequenze mil-
limetriche con banda maggiore di 500 MHz e sup-
porto multicanale;
– raccolta e salvataggio dei dati;
– stima dei parametri del canale;
– calibrazione e sincronizzazione.
Vediamo ora alcune considerazioni che vi aiuteranno
ad affrontare queste sfide.
Generazione dei segnali e analisi
Al fine di soddisfare le richieste della tecnologia 5G, gli
standard di trasmissione prevedranno probabilmente
l’utilizzo di frequenze fino a 100 GHz con banda da 500
MHz a 2 GHz e supporto multicanale. Si tratta di valori
estremamente impegnativi per il sistema di caratteriz-
zazione del canale che deve garantire misure ripetibili.
I componenti chiave di questa strumentazione saranno
convertitori D/A a larga banda, nella forma di genera-
tori di forme d’onda arbitrarie, e convertitori A/D come
digitalizzatori a larga banda o oscilloscopi, per ottenere
la banda richiesta con sufficiente risoluzione per rag-
giungere la dinamica necessaria per acquisire il segna-
le. Inoltre, dato che lo standard 5G non è ancora definito,
gli apparati di test devono essere flessibili in modo da
essere configurati e riconfigurati seguendo l’evoluzio-
ne degli standard delle specifiche di collaudo.
Cattura e salvataggio dei dati
Se si considerano i dati grezzi che sono raccolti da un
sistema di misura multicanale a larga banda, ad esempio
con 8 canali con banda di 1 GHz, risulta evidente come
in pochi secondi la mole di dati raccolti possa riempire
interi hard disk. Inoltre, è critico il trasferimento di que-
sti dati dal convertitore A/D al dispositivo di memoria. Il
campionamento e la trasmissione in tempo reale dei dati
risulta praticamente impossibile. Sebbene i produttori di
dischi rigidi possano vedere con favore questo scenario,
semplicemente non è percorribile. Esistono invece altri
due metodi di cattura dei dati da considerare, che pos-
sono ridurre la quantità di dati raccolti:
– se il segnale di stimolo dura meno dell’intervallo di
trasmissione, si può campionare i dati solo nei mo-
menti opportuni o solo i dati necessari per i calcoli
della risposta all’impulso. Questo metodo può ridur-
re significativamente la mole di dati campionati;
– estendendo ulteriormente questo approccio, è pos-
sibile eseguire una misura a larga banda con elabo-
razione integrata e autocorrelazione in tempo reale
per produrre i dati utili all’interno del sistema di mi-
sura: in questo modo solo i risultati devono essere
salvati, consentendo un risparmio significativo di
spazio di memoria ed un incremento di velocità di
elaborazione.
Stima dei parametri del canale
Finora la maggior parte della ricerca è stata dedicata a
sistemi a singolo canale. I canali MIMO introducono in-
formazione spaziale e correlata. Il problema principale
Fig. 2 – Il sistema di misura include generatori di clock a rubidio per
la precisa sincronizzazione tra trasmettitore e ricevitore e trigger di
acquisizione per allineare la generazione con la cattura dei dati