Keysight Massive MIMO and MIMO RF Beamforming Test Accelerator
S9160A Massive MIMO и MIMO RF Beamforming Test Accelerator
Введение
Massive Multiple‑Input, Multiple‑Output (mMIMO) — ключевая технология для реализации возможностей 5G, поскольку она позволяет существенно повысить пропускную способность соты без необходимости использования дополнительного спектра. Базовая станция 5G с поддержкой mMIMO формирует ориентированные на конкретных пользователей трёхмерные пространственные RF-лучи, чтобы одновременно планировать потоки данных в uplink и downlink для нескольких пользователей в одних и тех же временных и частотных ресурсах.
S9160A Massive MIMO and MIMO RF Beamforming Test Accelerator, входящий в класс многопортовых RF-трансиверов Keysight VT7, представляет собой масштабируемое многопортовое RF-решение для тестирования, разработанное и валидированное для базовых станций 5G RAN/O‑RAN и Radio Unit. Решение охватывает задачи тестирования по всему рабочему процессу разработки 5G-радио: от интеграции антенны, планирования лучей L1/L2 и сквозной функциональной проверки многопользовательского beamforming до проверки работающей сетевой базовой станции с несколькими абонентскими устройствами (UE).
Решение может быть расширено для выполнения тестов соответствия базовых станций 5G NR требованиям 3GPP и тестов соответствия O‑RAN Radio Unit, определённых O‑RAN Alliance, включая beamforming-тесты. Производители оборудования и сетевые операторы Tier‑1 используют S9160A для обеспечения максимальной производительности сетей с поддержкой Massive MIMO.
Проблемы тестирования Massive MIMO RF
Реализация динамического beamforming в mMIMO требует сложных аппаратных и программных алгоритмов, которые необходимо тестировать и проверять на всех этапах рабочего процесса. На рисунке 1 показан пример рабочего процесса для базовой станции mMIMO — от разработки до развёртывания.
Рисунок 1.
Рабочий процесс O‑RU и gNodeB с поддержкой mMIMOОсновные этапы тестирования:
Для тестирования базовых станций mMIMO с RF beamforming необходимо измерять фазово- и временно-когерентные RF-сигналы одновременно на всех передающих и приёмных антенных портах базовой станции. Это приводит к следующим ключевым вопросам:
S9160A Massive MIMO и MIMO RF Beamforming Test Accelerator
S9160A состоит из многотрансиверного RF Test Set Keysight E6464A или E6416A Multi Transceiver RF Test Set (MTRX), интегрированного с программным обеспечением Keysight PathWave Vector Signal Analysis для измерений PHY/L1 в downlink и PathWave Signal Generation для формирования uplink-сигналов.
Рисунок 2.
Проводное RF-тестирование базовой станции 5G mMIMO/MIMO и/или Radio UnitПлатформа MTRX обеспечивает фазово- и временно-когерентную выборку всех downlink-антенных портов базовой станции — от 4 до 64 в зависимости от конфигурации — в одном мгновенном снимке, а также одновременное формирование uplink-сигналов и пространственных лучей для мгновенного тестирования всех uplink-антенных портов базовой станции — от 4 до 64, как показано на рисунке 2.
S9160A позволяет быстро и удобно тестировать mMIMO-радио/gNodeB на этапах разработки, приёмки и развёртывания. В зависимости от конфигурации и опций поддерживаются следующие тесты и измерения:
Кому полезно решение S9160A
Производителям сетевого оборудования, включая производителей O‑RAN Radio Unit
Операторам мобильной связи
Испытательным лабораториям, системным интеграторам и OTIC
Что предлагает решение S9160A
Возможности S9160A могут быть расширены:
Аппаратные компоненты
Рисунок 3.
Аппаратные компоненты S9160AНабор инструментов S9160A построен на базе масштабируемых платформ MTRX E6464A или E6416A. E6464A доступен в масштабируемых конфигурациях от 8, 16 и далее до 64 RF-трансиверов, а E6416A — от 4TRX до 16TRX в одном RF-тестовом приборе.
Ключевые программные компоненты S9160A
Multi Transceiver RF Test Set Application
Приложение Test Set Application предназначено для управления анализатором сигналов MTRX, генератором сигналов и режимом signal pass-through. Каждый режим тестирования имеет собственные настройки RF, матрицы коммутации сигналов, триггеров, выбора waveform, уровней сигналов и калибровки.
RF Test Set Application предоставляет следующие возможности:
Рисунок 4.
Multi Transceiver RF Test Set Application для конфигурирования решенияPathWave Vector Signal Analysis
Приложение PathWave Vector Signal Analysis (89600 VSA) — 89601200C и 89601BHNC — позволяет анализировать сложные сигналы 3GPP 5G New Radio (NR) с помощью комплексного и готового к дальнейшему развитию набора инструментов для демодуляции и векторного анализа сигналов.
Приложение также позволяет исследовать характеристики пользователей или сигналов с пространственным мультиплексированием MIMO до 8×8 либо Massive MIMO (mMIMO) и beamforming до 64 каналов. Доступны различные трассы для анализа качества модуляции по слоям и портам, а также мощности, времени, частоты и фазы.
Рисунок 5.
Пример измерения 4-канального 5G NR downlink MIMOТаблица MIMO Information, показанная на рисунке 5 (Trace C), содержит показатели производительности по каждому каналу и межканальные метрики. EVM отображается для каждого антенного порта. Дополнительно для каждого пути выводятся мощность на каждом антенном порту, а также временное, частотное и фазовое смещение физического канала. Межканальные характеристики можно анализировать по cross-coupling и относительным значениям фазы, времени и мощности. Также доступна трасса condition number (Trace B), показывающая влияние MIMO-канала.
Для Massive MIMO и beamforming поддерживается до 64 антенных портов с отображением весовых коэффициентов лучей и результатов диаграмм направленности для SSB, CSI‑RS и PDSCH в downlink.
Рисунок 6.
Пример downlink beamforming с амплитудными и фазовыми весовыми коэффициентами, соответствующими диаграммами лучей и показателями EVMPathWave Signal Generation для 5G NR
Приложение PathWave Signal Generation (PWSG) for 5G NR (N7631EMBC) поддерживает формирование стандартно-совместимых сигналов 5G NR 3GPP Rel 15, Rel 16 и Rel 18 для тестирования базовых станций с кодированием каналов и поддержкой нескольких антенных портов. Многопользовательская генерация каналов PWSG позволяет быстро и удобно тестировать uplink receiver beamformer в режиме L1/L2 для однопользовательских и многопользовательских сценариев совместно с MTRX.
С PWSG решение S9160A предоставляет программируемую цифровую матрицу пространственных весовых коэффициентов, например 1×8, 1×16, 1×32 и до 16×64, для тестирования однопользовательского и многопользовательского beamforming. MTRX содержит встроенный инструмент калибровки, упрощающий сквозную калибровку и обеспечивающий выравнивание фазы и амплитуды между различными RF-трактами. Опция RF beamforming позволяет тестировать базовую станцию в конфигурации действующей сети с абонентским оборудованием.
Расширение решения программным обеспечением WaveJudge Analyzer
WaveJudge Analyzer предназначен для оптимизации и поиска неисправностей в алгоритмах beamforming. WaveJudge анализирует коэффициенты весов лучей в UL/DL и обеспечивает кросс-коррелированный анализ полного стека протоколов L1/L3. WaveJudge позволяет выполнять RF-измерения лучей на реальных сигналах и измерения RF beamforming в условиях низкого SNR с высоким динамическим диапазоном тестирования.
WaveJudge способен предоставлять 3GPP RF- и протокольную аналитику одновременно по RF-интерфейсу и интерфейсу O‑RAN fronthaul. Это позволяет сопоставлять результаты между двумя интерфейсами и определять первопричину потенциальной проблемы.
Расширение до wrap-around тестирования MIMO и Massive MIMO O‑RU
Open RAN Studio (ORS) — набор мощных программных инструментов для тестирования O‑RAN. ORS позволяет формировать, воспроизводить, захватывать и измерять поведение O‑RU в различных тестовых сценариях и обеспечивает комплексное покрытие тестирования DL/UL и анализа beamforming. Пропускная способность fronthaul расширена для задач тестирования Massive MIMO.
С помощью Time Sync Analyzer (TSA) O‑RU управляется для формирования заданных тестовых лучей, а также для приёма лучей и сигналов, создаваемых E6416A или E6464A MTRX.
Рисунок 7.
Решение Keysight для wrap-around тестирования MIMO и mMIMO O‑RUХарактеристики Keysight Massive MIMO and MIMO RF Beamforming Test Accelerator — многоканальная RF-система для
Документация Keysight Massive MIMO and MIMO RF Beamforming Test Accelerator — многоканальная RF-система для
Возможность автоматизации с помощью собственного ПО: интеграция, автоматизация измерений, собственные база данных и VISA-мост.
СПОАИ — специальное программное обеспечение для автоматизации измерений, разработанное на мощностях "Акметрон" — отечественного разработчика программного обеспечения, производителя и крупнейшего поставщика оборудования с 2012 года.
Это клиент-серверное приложение с многопользовательской распределённой архитектурой, которое решает задачи повышения производительности труда на производстве, сокращения длительности измерений и снижения требований к квалификации персонала. ПО внесено в реестр Минцифры: №28145
Ключевые преимущества:
- Полный цикл «под ключ»: от разработки до сопровождения
- Клиент-серверная архитектура с самостоятельной переналадкой
- Централизованный сбор и хранение результатов в БД с возможностью миграции в вашу БД
- Генератор отчетов на основе ваших шаблонов (docx. и xlsx.)
- Управление приборами с любым типом интерфейса
- ПО работает на системах Windows, Linux, MacOS, доступна веб-версия
Результаты внедрений:
- Непрерывная работа в автоматическом режиме до 48 часов
- До 4 500 измерений за этап
- Одновременное управление 15+ приборами
- Автоматизация техтренировки и полной программы испытаний выпускаемых изделий — более 10 контролируемых приборов на одном рабочем месте, до 4 500 автоматизированных измерений в каждом этапе, непрерывная работа в автоматическом режиме 24–48 часов
- Измерение радиотехнических характеристик приемопередающих модулей
- Автоматизация тестирования фотонных интегральных схем
- Контроль и испытания СВЧ-усилителей для космических аппаратов
Для каждого продукта мы предоставляем полный комплект документации: инструкция по установке с пошаговой настройкой, руководство по эксплуатации с описанием требований и рабочих процессов, презентация с обзором возможностей и кейсов внедрения.
Предоставим систему с учётом требований промышленных стандартов и рассчитанную на многолетнюю эксплуатацию. Также мы обеспечиваем соответствие отраслевым требованиям, надёжность архитектуры для критических систем и масштабируемость без потери стабильности.
Наши специалисты помогут вам решить самые сложные задачи по автоматизации, измерениям и интеграции
Сервисное обслуживание
