Phatak, Naveen: Minimum emulation requirements for over-the-air user equipment test

Abstract in Deutsch:

Derzeitige und zukünftige drahtlose Kommunikationsstandards unterstützen vermehrt Multiple Input Multiple Output (MIMO) Technologie auf der Basisstationsseite als auch auf der Terminalseite. Beispiele sind High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced. Es ist notwendig die Güte dieser Systeme unter realistischen Bedingungen zu testen. Hierfür wird angestrebt das System über die Luftschnittstelle zu testen (Over-The-Air), wobei die Mehrwegewellenausbreitung realistisch aber in einer geschirmten Messkammer nachgebildet wird. Die Emulation der 3 dimensionalen Ausbreitungsumgebung ist dabei Hardware und kostenintensiv. In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit eine Vereinfachung der zu emulierenden Umgebung zulässig im Sinne der Systemperformanz ist. Zwei Methoden zur Reduzierung des Emulationsaufwandes werden untersucht: zum einen wird die 3 dimensionale vollpolarimetrische Realität auf eine 2 dimensionale vollpolarimetrische Beschreibung reduziert und im zweiten Schritt wird zusätzlich um eine Polarisationrichtung reduziert (vertikal oder horizontal). Basierend auf beiden Methoden wird der Einfluss auf die Systemperformanz eines 2x2 LTE Systems analysiert. Dabei wird zum einen die maximal und theoretisch erreichbare Kanalkapazität und zum anderen der LTE Übertragungsrate als Bewertungsmaß herangezogen. Um möglichste reale Bedingungen nachzubilden werden die Methoden auf verschiedene Verdrehungen des Endgerätes angewendet. In der Emulation wird das Endgerät dabei mit zwei verschiedenen Referenzantennen der CTIA (Cellular Telecommunications Industry Association), mit den Antennen "Good" und "Nominal" betrieben. Ein Vergleich dieser Antennen unter Verwendung der zwei Methoden unter Berücksichtigung verschiedener Leistungsregelungen im Up- bzw. Downlink wurde durchgeführt. Die Auswertungen zeigen, dass im Falle dieser Antennen eine Vereinfachung auf die 2 dimensionale aber vollpolarimetrische Beschreibung mit einem akzeptablen Fehler zulässig ist. Die weitere Vernachlässigung in Hinsicht der reduzierten Abbildung der Polarisation jedoch nicht. D.h. im letzteren Falle ist die Abweichung der Systemperformanz im Vergleich zur Realität signifikant. Auch der Einfluß der verschiedenen Verdrehungen ist im letzteren Fall dramatisch und bedeutet im Grunde, dass diese Vereinfachung nicht zulässig ist. Weiterhin wurde festgestellt, dass die verwendeten Referenzantennen nicht immer ihrem Namen gerecht werden, d.h. das die "Gute" Antenne nicht immer die bessere Performanz erreicht im Vergleich zur "Nominellen" speziell im Fall perfekter Leistungsregelung im Uplink.