Emplear una Testbed Sub-THz para Investigación 6G
La investigación en 6G está en sus primeras etapas. La visión de lo que la International Telecommunication Union (ITU) llama ‘Network 2030’ aún está tomando forma. Al paso que todavía quedan años a fin de que la industria comience con el proceso de desarrollo del estándar, el territorio sub-terahercios (sub-THz) es el centro de la investigación activa. Lograr posibilidades de alta tasa de datos en el fantasma sub-THz (100–300 GHz) o bien THz (trescientos GHz–3 THz) implica anchos de banda de modulación extremos.
Los estudiosos precisan una solución de pruebas flexible y escalable para conseguir información de las posibilidades de sus diseños mientras que evoluciona 6G. El libro blanco de Keysight “A New Sub-Terahertz Testbed for 6G Research” introdujo una testbed para las bandas D (110–170 GHz) y G (140–220 GHz) para medir la calidad de la manera de onda usando medidas de magnitud del vector de fallo (EVM), con anchos de banda de modulación de hasta diez GHz. Equipamiento y hardware de altas posibilidades multicanal, conjuntado con generación flexible de señal y software de análisis, deja la evaluación de formas de onda aspirantes para 6G.
Las frecuencias en Sub-THz presentan muchas incógnitas. Determinar el nivel de EVM de las posibilidades del sistema en estas nuevas bandas de frecuencia y estos anchos de banda de modulación extremos es un área clave en la investigación. Las peculiaridades del canal son otra incógnita. Lograr tasas de datos de cien Gb/s o bien superiores puede requerir el empleo de altas tasas de símbolo con extensos anchos de banda de modulación.
Este artículo muestra un caso del empleo de la testbed sub-THz de Keysight para efectuar investigación de sounding de canal 6G con gran ancho de banda en la banda D. La testbed usa generación de señal para sounding de canal y software de análisis con exactamente la misma configuración de hardware empleada para medidas de EVM, para probar de qué manera puede encarar diferentes áreas de investigación con exactamente el mismo sistema.
Sounding de Canal Usando una Testbed Sub-THz
El sounding de canal es el proceso de medir la contestación del canal a un impulse. Si el canal es lineal y también invariante en el tiempo, es posible pronosticar la contestación a una señal de entrada en el canal, merced a que cualquier señal puede expresarse como una combinación lineal de impulsos. Es posible calcular la contestación del canal a cada impulso en la señal y más tarde unir las contestaciones para conseguir la contestación total del canal a la señal a través de un proceso conocido como convolución.
El procedimiento de sounding del canal incluye 3 pasos clave:
introducir una señal famosa en el canal
apresar la señal tras verse perjudicada por el canal
calcular la contestación del canal equiparando la señal trasmitida con la señal recibida
Vista veloz de la configuración de sounding de canal 6G
La figura dos muestra una configuración de sounding de canal para la banda D. Esta testbed asimismo puede efectuar medidas de EVM en las bandas D y G.
El software Keysight para modulaciones a la medida, PathWave Signal Generation, crea la señal para el sounding del canal al tiempo que el software Keysight PathWave Vector Signal Analysis (VSA) examina la señal. El software se ejecuta en un supervisor embebido AXIe, que está en exactamente el mismo chasis que el generador arbitrario de señal (AWG) de sesenta y cinco GMu/s M8195A de Keysight. Estos son los pasos para configurar la testbed y el proceso de flujo de señal:
Utilice el software PathWave Signal Generation para crear y descargar la señal de sounding de canal al AWG de 65GMu/s M8195A sesenta y cinco GMu/s para crear la señal modulada IF a seis GHz.
Suba en frecuencia la señal de IF de seis GHz hasta ciento cuarenta y cuatro GHz usando el conversor de frecuencia sólido de Virginia Diodes Inc. (VDI)i para la banda D para habilitar el próximo paso.
Transmita la señal de sounding de canal a la cámara con reflectores (canal) usando una antena de bocina. Otra antena de bocina recibe la señal de sounding de canal.
Baje en frecuencia la señal recibida hasta IF usando el conversor de frecuencia sólido de banda D.
Capture y digitalice la señal de IF usando el osciloscopio Keysight multicanal de altas posibilidades UXR.
Adquiera los datos con el software PathWave VSA desde el osciloscopio Keysight de altas posibilidades UXR para efectuar el análisis de sounding del canal en la señal IF digitalizada.
En la cámara
Las antenas de bocina con un ancho de haz de nueve a diez grados transmiten y reciben la señal de sounding a través del aire. Los reflectores ubicados en la cámara crean el efecto de multitrayecto, como se muestra en la figura tres. Los punteros láser ubicados sobre los conversores VDI asisten a apuntar los haces cara los reflectores.
Los 2 reflectores de la cámara de RF dan un canal conocido. Los equipos de la testbed y las antenas de transmisión y de reflexión están ubicados en una mesa al frente de la cámara. En la vista vertical, el rectángulo negro representa la mesa, y las cajas naranjas representan a los instrumentos encima de la mesa. Los reflectores están más o menos a 1 y dos metros de distancia de las antenas. A lo largo de la transmisión de la señal de sounding, la antena receptora visualiza 2 reflexiones primordiales de la señal trasmitida, separadas en el tiempo.
Medidas de sounding de canal 6G
Tras configurar los factores de análisis del PathWave VSA para reflejar los factores configurados en Signal Studio (longitud = quinientos doce, tasa de símbolos = cuatro GHz, filtrado RRC por defecto), la testbed produce la señal de sounding de canal y la descarga al AWG de 65GMu/s M8195A. La figura cuatro muestra la media de sounding de canal a ciento cuarenta y cuatro GHz.
Puede observarse el dominio de la frecuencia en la parte superior de la Ventana y el dominio del tiempo en la parte inferior, las dos trazas muestran la contestación del canal en la parte derecha. La traza de mayor interés es la contestación al impulso, la traza inferior. Esta traza muestra las reflexiones del impulso mandado a través del canal con diferentes retrasos. Esta información incluye su ubicación en tiempo, amplitud y fase relativos a medida de la portadora si se configura el formato de la traza para enseñar la fase. El pico ocurre en tiempo = 0, en el centro de la traza.
Prosperar la estimación usando promediado
El pico primordial está más o menos cuarenta y cinco dB sobre el suelo de estruendos. Una parte de este estruendos incluye el estruendos Gaussiano que no está relacionado en tiempo. Es posible promediar múltiples medidas de la contestación del canal, y la parte no relacionada tenderá cara cero (promediado vectorial). Es posible hacer esto acrecentando el factor número de reiteraciones. Se puede utilizar este enfoque para extraer la señal del estruendos si se tiene contrariedades para acompasar con menos reiteraciones. La desventaja es que la tasa de refresco de la señal se decrementa y la medida se vuelve más sensible a los fallos de símbolo de reloj.
Otra forma de efectuar el promediado (penalizando la sincronización con baja relación señal a estruendos y consiguiendo actualizaciones más veloces de la medida) consiste en promediar múltiples de las medidas tras calcular la contestación del canal (figura cinco). Elija MeasSetup > Average > RMS Vídeo (Exponential) y cambie el tipo por defecto a RMS. Este procedimiento emplea promediado RMS para conseguir ciertos resultados del VSA y promediado vectorial para las trazas de contestación del canal. Tras el promediado, el pico primordial acostumbra a estar a unos setenta dB sobre el suelo de estruendos, lo que implica una mejora de veinticinco dB.
Esta solución de sounding del canal asimismo aguanta múltiples canales de recepción de manera que es posible medir las diferencias relativas en la contestación del canal. Esta capacidad es útil cuando las antenas apuntan en sentidos diferentes o bien tienen diferente género de polarización.
Resumen
La investigación en 6G precisa de sounding de canal en las bandas de frecuencia de sub-THz para poder determinar las peculiaridades de propagación del canal. Métricas clave incluyen EVM, BER, y tasa de datos para lograr tasas individuales de cien Gb/s. Anchos de banda de modulación extensos, de hasta diez GHz de ancho de banda ocupado, introducen alteraciones significativas en la amplitud lineal y la fase procedentes tanto del canal como del hardware radio.
Este artículo muestra de qué forma la Testbed de Sub-THz de Keysight puede efectuar sounding de canal usando generación de señal de sounding y software de análisis de señal.
Reconocimientos
Keysight Technologies desea dar las gracias a Virginia Diodes Inc. (VDI) por administrar el hardware VDI de bandas D y G mostrado en el artículo.
Recursos
Para saber más, por favor visite A New Sub-Terahertz Test Bed for 6G Research – White Paper.
