5G NTN-Satellitentests

Tests von Satelliten-HF-Knoten

Die 3GPP-Spezifikation TS 38.108 legt die minimalen HF-Eigenschaften und Performance-Anforderungen von NR Satellite Access Nodes (SAN) in 5G-Netzen fest. Sie gewährleistet, dass SANs die notwendigen Standards für eine zuverlässige und effiziente Kommunikation über Satellitenverbindungen erfüllen, und definiert Parameter wie Sendeleistung, Empfängerempfindlichkeit, Frequenzbereich, Modulationsschemata und Kanalbandbreiten.

Szenarien für HF-Konformitätstests von Satellitenzugangsknoten sind in der Spezifikation TS 38.181 definiert.Diese Spezifikation kann als das „Satelliten-Pendant“ zur bekannten Spezifikation für HF-Konformitätstests von Basisstationen, TS 38.141, betrachtet werden.

Die Tests können entweder leitungsgebunden oder als nicht leitungsgebundene Over-the-Air-Tests (OTA) durchgeführt werden, je nach SAN-Kategorie. Ähnlich den HF-Tests für Basisstationen umfassen die SAN-HF-Tests Sendertests, Tests der Empfängerempfindlichkeit und Tests der Empfängerleistung. 3GPP definiert feste Referenzkanäle (FRC), um Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit zu gewährleisten.

Charakterisierung von Phased-Array-Antennen

Phased-Array-Antennen (PAA) spielen für die Konvergenz von NTN mit terrestrischen Netzen eine entscheidende Rolle. Für künftige NTN-Anwendungen muss sich die Industrie Herausforderungen wie der Integration von Satellitenfähigkeiten in Telekommunikationsnetze und der Entwicklung leistungsfähiger PAAs stellen. Diese Antennen spielen eine zentrale Rolle, um eine nahtlose Konnektivität zwischen terrestrischen und NTN-Komponenten zu ermöglichen.

PAAs sind schnell rekonfigurierbar und passen sich flexibler an den tatsächlichen Durchsatzbedarf an. Weitere Vorteile sind:

• Besseres Signal-Rausch-Verhältnis
• Hoher Gewinn für zuverlässige Kommunikation über große Entfernungen
• Modulare und skalierbare Architekturen
• Höhere Strahlbeweglichkeit für effiziente Verfolgung
• Digitales Beamforming für mehrere Dienste und zur Interferenzabschwächung
• Längere Lebensdauer

Traditionell wurden der rauscharme Verstärker (LNA) und die Strahlerelemente einzeln charakterisiert. Die Entwicklung hin zu integrierten Antennen macht diese Trennung jedoch unmöglich – Strahlerelement und Verstärker müssen als eine Einheit geprüft werden. Dies beinhaltet:

• Kalibrierung der integrierten Antennenelemente
• Überprüfung der Phasenkohärenz zwischen den Antennenelementen
• Identifizierung defekter Array-Elemente mittels der Methode der äquivalenten Oberflächenstromdichten
• Verifizierung der Strahlschwenkungsfähigkeiten und Überprüfung der abgestrahlten Leistung

Herausforderungen beim Testen von Satelliteninfrastruktur meistern

Tests von 5G NTN-Satelliteninfrastruktur sind mit drei zentralen Herausforderungen verbunden:

• Erhöhte Komplexität
• Schwierige Signalausbreitungsbedingungen
• Effiziente und nahtlose Synchronisierung zwischen NTN und terrestrischer Infrastruktur

Die Signalausbreitungsbedingungen von NTN sind durch große Entfernungen zwischen Satelliten und Bodenstationen geprägt, die eine inhärente Latenz verursachen. Außerdem können wechselnde atmosphärische Bedingungen, Rauschen, Störungen durch andere Signale und Dienste sowie Intermodulation das Signal beeinträchtigen.

Das nahtlose Zusammenspiel und die Synchronisierung zwischen NTN und terrestrischen Netzen ist eine komplexe Herausforderung, die anspruchsvolle Konformitätstests erfordert, um optimale Interoperabilität und Performance zu gewährleisten.

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