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Fachbeitrag Referenzquelle mit hoher Signalqualität Ein Signalgenerator dient oft als Referenzquelle, daher ist die Genauigkeit des erzeugten Modulationssignals ein wichtiges Gütekriterium. Der SMIQ erfüllt auch diese Anforderung durch einen besonders geringen Vektorfehler von typisch 1 %. Das entspricht einem ρ-Faktor von 0,9999 für das CDMA- Pilot-Signal. Bei einem Forward-Link-Signal mit mehreren Code-Kanälen führt der kleine Vektorfehler zu einem besonders geringen Übersprechen zwischen verschiedenen Code-Kanälen. Die ausschließlich digitale Erzeugung und Addition der Code-Kanäle sorgt zusammen mit dem kleinen Vektorfehler für eine hochgenaue Einstellung der Kanalpegel. Wie aus BILD 3 ersichtlich ist, liegt der Einstellfehler für die Leistungsanteile der Code-Kanäle unter 0,1 dB. Der Zeitversatz beziehungsweise die Phasendifferenz zwischen Signalen verschiedener Code-Kanäle ist äußerst gering. Typische Meßwerte liegen bei 1 ns beziehungsweise 0,3°. Sauberes Spektrum für Verstärkermessungen Zwei Eigenschaften einer Signalquelle sind für Messungen am Leistungsverstärker einer CDMA-Basisstation besonders wichtig: eine einstellbare und große Anzahl von Code-Kanälen und ein Frequenzspektrum mit geringer Störleistung in den benachbarten Fre- BILD 3 Nachweis der genauen Leistungseinstellung der Code-Kanäle durch eine Code-Domain- Power-Messung mit einem Advantest-Spektrumanalysator R3465. 14 Neues von Rohde & Schwarz Heft 156 (1997/IV) BILD 4 Spektrum des Pilot-Signals, gemessen mit Spektrumanalysator FSEA. quenzkanälen. Hier setzt der SMIQ sogar weltweit Maßstäbe. Die BILDER 4 und 5 zeigen die gemessenen Spektren für ein Pilot-Signal sowie für ein Signal mit neun Code-Kanälen. Das für Leistungsverstärker kritische Verhältnis von Spitzenleistung zur mittleren Leistung, der Crest-Faktor, liegt bei dem 9-Kanal- Signal schon bei über 10 dB [2]. Gemessen in 30 kHz Bandbreite, weist das Spektrum im Nachbarkanal eine Störleistung auf, die 70 dB unter der gesamten Kanalleistung liegt. Damit werden die IS-97-Grenzwerte für Basisstationen um über 20 dB unterschritten. Ideale Signalquelle für Komponentenmessungen Die hervorragende Signalqualität des SMIQ und die vielfältigen Einstellmöglichkeiten der CDMA-Option machen das Gerät zur idealen Quelle für Messungen an CDMA-Komponenten aller Art. Passive Komponenten, zum Beispiel Filter, verursachen durch lineare Verzerrungen eine Verschlechterung der Modulationsqualität. Daher benötigt man den guten ρ-Faktor des SMIQ, um Frequenzgangfehler und Gruppenlaufzeit-Verzerrungen solcher Komponenten zu bewerten. Bei aktiven Komponenten wie Transistoren oder Verstärkern, aber auch bei Mischern, dominiert dagegen der unerwünschte Einfluß nichtlinearer Verzerrungen. Nichtlinearitäten dritter Ordnung führen zu Intermodulationsprodukten im benach- BILD 5 Spektrum eines CDMA-Signals mit neun Code-Kanälen. barten CDMA-Frequenzkanal (Spectral Regrowth). Ein sauberes Spektrum wie das des SMIQ ist für Spectral-Regrowth- Messungen unabdingbar. Besonders wertvoll ist die Möglichkeit, über die Anzahl der eingeschalteten Code-Kanäle (Forward Link) den Crest-Faktor zu variieren. Empfängermessungen Für Messungen an Empfängern bietet der SMIQ eine Reihe von Trigger-Varianten. Als Trigger-Ausgangssignale stehen der Frame- und Superframe-Takt sowie ein 2-s-Takt zur Verfügung. Umgekehrt kann die CDMA-Signalerzeugung im SMIQ durch einen externen Trigger gestartet werden. Für den Einsatz als orthogonaler Störer (OCNS, Orthogonal Channel Noise Simulator) können natürlich auch die Ausgangsfrequenz und der Chiptakt extern synchronisiert werden. Mit den genannten Einstellmöglichkeiten für die Datenquellen lassen sich bereits eine Reihe von Basistests am Empfänger durchführen. Eine Erweiterung der CDMA-Option (in Entwicklung) wird auch die Messung der Frame Error Rate (FER) an Basisstationsempfängern gestatten. Hierzu ist die Erzeugung eines Reverse-Link- Signals mit einer Länge von mehreren hundert Frames notwendig. Eine für FER-Messungen besonders wichtige Ergänzung zum SMIQ darf nicht unerwähnt bleiben: der Fading-Si-
mulator SMIQ-B14. Mit dieser Option wird der SMIQ zu einem vollwertigen Funkkanalsimulator mit sechs Ausbreitungspfaden [3]. Die Fading-Option übertrifft deutlich sämtliche Genauigkeitsforderungen aus der IS-97-Vorschrift. Der Preisvorteil gegenüber einem konventionellen HF-Fading-Simulator ist dabei enorm. Der nächste Schritt: Breitband-CDMA Die Basisbandgenerierung geschieht im SMIQ auf einer äußerst leistungsstarken Hardware-Plattform. Die gesamte CDMA-Signalerzeugung funktioniert in einem Bereich der Chiprate von 1 kChip/s bis 7 MChip/s (Auflösung 0,1 Hz). Für die Basisbandfilterung kann alternativ zu den IS-95-Filtern auch ein Nyquist-Filter mit einstellbarem Roll-off-Faktor verwendet werden. Weitere Entwicklungsschritte in Richtung Breitband-CDMA sind daher vorgezeichnet. Der große Vorzug ist, daß Einfache Bandbreitenbestimmung in der Funkerfassung In der Funkerfassung muß zuweilen auch die Bandbreite einer Aussendung bestimmt werden. In der Regel dient dazu ein Meßempfänger. Aber auch der Funkerfassungsempfänger ESMC mit dem Software-Paket ESMC-RAMON kann dafür verwendet werden. ESMC ESMC-RAMON die Erweiterungen als reine Software- Optionen auch nachträglich ganz einfach installiert werden können. Aber auch für Chipraten über 7 MChip/s ist man mit dem SMIQ gut gerüstet. Für extern eingespeiste I/Q-Signale bietet der Vektormodulator mit einer HF-Bandbreite von über 50 MHz noch große Reserven. Klaus-Dieter Tiepermann Fachbeitrag LITERATUR [1] Klier, J.: Signal Generator SMIQ – Digitale Modulation hoher Qualität bis 3,3 GHz. Neues von Rohde & Schwarz (1997) Nr. 154, S. 4–6. [2] Tiepermann, K.-D.: CDMA Signals – A Challenge for Power Amplifiers. RF Design (1996) No. 9, pp 72–78. [3] Lüttich, F.: Signal Generator SMIQ + SMIQ- B14 – Fading-Simulator und Signalgenerator in einem Gerät. Neues von Rohde & Schwarz (1997) Nr. 155, S. 9–11. Kurzdaten Signal Generator SMIQ mit CDMA-IS-95-Option SMIQ-B42 Frequenzbereich Chiprate 300 kHz...3300 MHz Standard bei IS-95 1,2288 MChip/s Bereich SMIQ 1 kChip/s...7 MChip/s Forward Link gemäß IS-95 und J-STD-008 Anzahl der Code-Kanäle 1...64 Code-Kanal-Leistungsanteil 0...–30 dB, bis zu 4 Kanäle frei einstellbar Modulationsdaten (19 200 bit/s) PRBS, einfache Datenmuster Reverse Link gemäß IS-95 und J-STD-008 Betriebsarten Full Rate, Half Rate Modulationsdaten (28 800 bit/s) PRBS, einfache Datenmuster Modulationsgenauigkeit (Pilot) ρ > 0,9995 Leistung im Nachbarkanal (Pilot) –75 dBc (in 30 kHz BW, typischer Wert) Näheres Leserdienst Kennziffer 156/04 Die ITU-Empfehlung 443 bestimmt die Signalbandbreite beim 6- beziehungsweise 26-dB-Punkt. Hierfür ist im ITU-Handbuch, Kapitel 3.4.2.2.4, eine Meßmethode mit Spektrumanalysator mit Maximum-Hold-Funktion beschrieben. Dies kann ein ESMC im Frequency-Scan-Modus nachbilden. Mit einem schmalbandigen Filter und kleiner Schrittweite tastet er das zu untersuchende Signal ab. Die Pegel zeigt das Overview-Fenster der ESMC- RAMON-Software an. Dort befindet sich auch die Maximum-Hold-Funktion, so daß nur die Ergebnisse mit höchstem Pegel zu sehen sind. Mit Hilfe von Linealen und Markern läßt sich dann die Signalbandbreite leicht bestimmen. Neben dieser pegelabhängigen Bandbreitenmessung findet sich im ITU-Handbuch, Kapitel 3.4 Annex 1, auch ein Beispiel mit leistungsbezogener Bestimmung. Dort ist die Bandbreitengrenze mit 0,5% der Signalleistung definiert. Auch diese Art der Bandbreitenbestimmung kann man mit dem ESMC-Empfänger, der ESMC-RAMON-Software, der Evaluate-Option und einem Tabellenkalkulationsprogramm durchführen. Hierzu wird das Signal wie bei der pegelabhängigen Bandbreitenbe- Neues von Rohde & Schwarz Heft 156 (1997/IV) Meßtip stimmung abgetastet, jedoch werden die Daten außer zur Anzeige auch im Rechner gespeichert. Mit dem Analyseprogramm der Evaluate-Option überträgt man die gespeicherten Daten zur Tabellenkalkulations-Software, wo sie dann – wie im Handbuch beschrieben – weiterverarbeitet werden. Für die genannte einfache, manuelle Bandbreitenbestimmung liefert der Funkerfassungsempfänger ESMC ein gutes Ergebnis. Für eine automatische, schnelle Bandbreitenmessung bieten sich Meßempfänger, beispielsweise der ESVN40 aus dem Produktspektrum von Rohde & Schwarz, an. Günther Klenner Näheres über ESMC unter Kennziffer 156/05 15
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