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2 l 2020 datacenter & Netzwerke l 5G-Messungen l 25 für den Anschluss von Messgeräten über Kabel nicht mehr vorhanden und eine Charakterisierung der Sendeund Empfangsantennen muss über OTA Over The Air -Testlösungen stattfinden Diese sind auch notwendig um beispielsweise zu überprüfen ob die Sendekeule in die gewünschte Richtung zeigt Die entscheidenden Metriken beziehen sich dabei sowohl auf Antennenparameter für die abgestrahlte und empfangene Leistung wie Effective Isotropic Radiated Power EIRP Total Radiated Power TRP Effective Isotropic Sensitivity EIS und Total Isotropic Sensitivity TIS sowie auf senderspezifische Kennzahlen wie Error Vector Magnitude EVM Adjacent Channel Leakage Ratio ACLR und Spectrum Emission Mask SEM Die Antennencharakteristik wird grundsätzlich im homogenen Fernfeld FF gemessen Dessen Bedingungen sind bei FR2-Frequenzen und Basisstations-Antennengrößen aber erst in vielen Metern Abstand von der Antenne gegeben Deshalb müsste ein 75 cm großer Massive-MIMO-Prüfling mit einer Sendefrequenz von 2 4 GHz bei direkter FF-Abtastung gemäß der Fraunhofer-Distanz in der das Fernfeld beginnt r = 2D² λ D Antennenapertur in einer Testkammer mit einem Abstand von mindestens 9 m vermessen werden Selbst ein Smartphone von 15 cm mit einer Sendefrequenz von 43 5 GHz müsste 6 5 m entfernt sein Erst dann weist die sogenannte Quiet Zone QZ in der man die Messobjekte platziert die nötige Phasenkonstanz auf Der Toleranzbereich liegt hier bei einer Abweichung von höchstens 22 5° über die Messebene Große Absorberkammern die solche Testbedingungen ermöglichen sind nicht nur teuer sie schränken aufgrund der Streckenverluste zudem die Messdynamik ein Deshalb sind direkte FF-Messungen nicht für alle Anwendungen praxistauglich Die Anwendbarkeit eines Testszenarios wird deshalb für gewöhnlich über ein White-BoxVerfahren bestimmt bei dem neben der Apertur auch die Position der Antenne im geprüften Gerät bekannt ist Ist die Strahlungsapertur größer als der begrenzte Raum die Quiet Zone QZ die Position der Antenne innerhalb des Prüflings sowie die Antennenapertur nicht genau bekannt oder senden mehrere Antennen gleichzeitig können Die Kosten-NutzenRechnung ➤ 5G stellt Mobilfunkanbieter vor eine große Herausforderung Sie müssen den Brückenschlag zwischen genauen Messergebnissen im Fernfeld und einem kosteneffizienten Testverfahren schaffen Um für die drahtlose Charakterisierung der MIMO-Arrays und der Endgeräte keine übergroßen Testkammern entwickeln zu müssen bieten sich deshalb verschiedene Alternativlösungen an mit denen sich die Testbedingungen im Fernfeld simulieren lassen Testingenieure können diese Transformation entweder durch mathematische Verfahren über die Software oder über die Hardware zum Beispiel in Form einer Compact Antenna Test Range CATR umsetzen zielt auf die Gegenstellen aus um durch Energiebündelung die Reichweite zu erhöhen Interferenzen zu reduzieren und die Datenrate zu steigern Weitere Vorteile sind ein geringerer Energieverbrauch und niedrigere Betriebskosten Die derzeit wichtigsten Frequenzen im FR2-Bereich liegen zunächst zwischen 28 GHz und 39 GHz Die hohe Frequenzlage führt allerdings zu einer starken Pfaddämpfung und starker Feldverzerrung in der Nähe von Objekten Dieser Dämpfung wird durch die Gruppenantennen und den über sie bewirkten Antennengewinn entgegengewirkt Entscheidende Messgrößen für die drahtlose Übertragung Die Notwendigkeit geringer Wegverluste und kleiner Abmessungen führt im FR2-Bereich zu hochintegrierten Baugruppen mit Antennen Verstärkern und Phasenschiebern Infolgedessen sind HF-Kontakte Der Reflektor dieses CATR-Systems besitzt abgerundete Kanten Er kollimiert eine kugelförmige in eine ebene Wellenfront