5G NR MIMO 신호 분석

목표

첨단 5G NR(New Radio) 모바일 무선 액세스 기술은 수직 산업에 대응하기 위해 eMBB(enhanced Mobile Broadband) 통신, URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications), mIoT(massive IoT) 연결에 초점을 맞춥니다. massive MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나 시스템과 빔포밍은 5G NR에서 가장 주목받고 있는 두 가지 기술입니다. 두 기술은 5G 구축에서 최종 사용자 경험, 네트워크 용량, 커버리지를 개선해, 결과적으로 스펙트럼 효율성을 높여주는 핵심적이며 기본적인 요소입니다. massive MIMO 기술 기반의 빔포밍 구축의 이점은 원하는 방향의 타겟 사용자를 위해 빔의 출력을 증대하는 동시에 인근의 의도하지 않은 사용자에 대한 빔의 출력을 줄인다는 것입니다.

이를 통해 링크 버짓 측면의 네트워크 효율성 향상과 회피 및 간섭 거부가 한차원 개선될 수 있습니다. 신호를 원하는 방향으로 전송하려면 빔포밍이 필요합니다. 이는 인접한 각 입력 신호 스트림의 상대적 위상 편이를 발생시켜 달성할 수 있습니다. 발생된 위상 편이 또는 위상차는 발생된 빔이 원하는 방향을 안정적으로 가리키도록 일정하게 유지되어야 합니다. 발생된 빔포밍의 품질을 벤치마킹하기 위해서는 반드시 각 MIMO 레이어에서 입력 신호의 위상차를 확인해야 합니다. 각 MIMO 레이어에서 5G 전송 신호의 기본 항목(예: EVM, 전송 출력, ACLR)을 측정하는 것이 필수적입니다. 상관관계가 있는 측정 결과를 보장하기 위해, 다른 MIMO 레이어에서 이러한 측정을 일관된 방식으로 수행하는 것이 언제나 유리합니다. 5G 신호의 멀티채널 일관적 동시 획득도 측정의 효율성을 높여줍니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S®RTP 또는 R&S®RTO 오실로스코프와 R&S®VSE Vector Signal Explorer 소프트웨어를 함께 사용할 경우, R&S®RTP/R&S®RTO의 높은 신호 획득 프런트엔드와 멀티채널 기능을 활용해 5G NR MIMO 신호 분석 용도로 셋업이 간편한 테스트 솔루션이 됩니다. R&S®RTP는 하이엔드 4채널 오실로스코프입니다. R&S®RTP-K11 I/Q 소프트웨어 인터페이스를 탑재할 경우, 캡처한 5G MIMO FR1 신호를 다운컨버전 및 다운샘플링할 수 있습니다. 최대 40Gsample/s 샘플링 속도의 높은 샘플링 용량은 최대 80Msample의 긴 I/Q 레코드 길이가 가능합니다.

R&S®RTP/R&S®RTO에서 샘플링된 출력 I/Q 데이터를 R&S®VSE-K144 및 R&S®VSE-K146 옵션을 탑재한 R&S®VSE에서 제공하는 상용 분석 툴에서 편리하게 사후처리할 수 있습니다. R&S®VSE 소프트웨어는 각각 단채널 및 다채널 측정용 R&S®VSE-K144 및 R&S®VSE-K146 측정 기능을 활용해 각 MIMO 레이어의 위상 측정을 포함한 전체 RF 파라미터 측정을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 또한 각 MIMO 레이어의 빔포밍 요약으로 PBCH, PDSCH, CORESET의 리소스 배분, 관련 AP(Antenna Port), 해당 위상 측정을 효과적으로 파악할 수 있습니다. R&S®RTO-K11 I/Q 소프트웨어 인터페이스를 탑재한 R&S®RTO는 sub6까지의 5G 주파수 대역을 커버하는 비용 대비 효율적인 대체 솔루션을 제공합니다.

애플리케이션

R&S®RTP-K11/R&S®RTO-K11과 R&S®VSE-K144 옵션을 결합할 경우, 단일 채널에서 EVM, 주파수 에러, 파워 스펙트럼, 신호 편평도, 신호 컨스틸레이션 등 기존 5G NR RF 신호 파라미터 측정이 가능합니다.

여기에 R&S®VSE-K146을 추가하면 멀티채널 모드에서 측정이 가능해, 최대 4개 MIMO 레이어를 동시에 캡처, 다운컨버전, 측정할 수 있습니다.

R&S®VSE-K146 옵션은 R&S®VSE-K144의 위상 측정, 레퍼런스 안테나에 대한 위상차, 빔포밍 요약 측정을 다음과 같이 보완합니다.

"RS Phase"는 다른 AP에서 다양한 레퍼런스 신호(PDSCH, PDCCH 등)가 점유한 캐리어의 위상을 측정합니다.

"RS Phase Difference"는 레퍼런스 안테나 포트를 기준으로 다른 AP의 위상차를 측정합니다.

"Beamforming Summary"는 UE별 레퍼런스 신호(PDSCH, CORESET, CSI-RS 등)가 사용하는 각 할당의 위상 특성을 숫자 형식으로 보여줍니다.

아래 스크린샷은 R&S®VSE-K146에 기본 제공되는 측정의 개요를 나타냅니다.

요약

R&S®RTP/R&S®RTO 및 R&S®VSE는 5G NR MIMO 신호 검증의 필수 조건을 충족합니다. R&S®RTP/R&S®RTO의 높은 신호 획득 및 멀티채널 기능으로 MIMO 레이어와 빔포밍의 신호 특성을 빠르고 일관적인 방식으로 분석할 수 있습니다.