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Analyse von Kommunikationssystemen

Berechnen Sie SINR, Durchsatz, theoretische Kapazität und Bitfehlerrate (BER), um die Leistung drahtloser Geräte zu visualisieren und zu bewerten.

WI_Durchsatz-1

Der Communication Systems Analyzer von Wireless InSite nutzt die Ergebnisse von Raytracing-Kanalmodellierungssimulationen und wendet Nachbearbeitungsberechnungen an, um eine Reihe verschiedener Kommunikationsmetriken vorherzusagen. Dazu gehören SINR, Durchsatz und Kapazität, Bitfehlerrate und zusammenfassende Ergebnisse, die die leistungsfähigsten Basisstationen für jeden Empfangspunkt identifizieren und die Gesamtabdeckung des Systems als Ganzes angeben. Benutzer mit einer MIMO-Lizenz können zusätzlich aus einer Reihe von MIMO-Techniken wählen, die zur Verbesserung des Kanals oder zur Erstellung mehrerer Datenströme vor der Durchführung der Kommunikationsanalyse angewendet werden können (siehe unten). 

Einrichten eines Kommunikationssystems für die Analyse

In Wireless InSite ist ein Kommunikationssystem eine Sammlung von Sendern und Empfängern. Ein Sender stellt eine Basisstation dar, während ein Empfängersatz ein Feldkartengitter, Benutzergeräte (UE) an einzelnen Punkten oder Positionen entlang einer Route darstellen kann. Das System kann auch Störer enthalten, die im Allgemeinen Basisstationen aus benachbarten Zellen darstellen, die nicht Teil des zu analysierenden Netzes sind, aber dessen Leistung durch Interferenzen mit benachbarten Zellen beeinträchtigen können.

Sobald ein Kommunikationssystem eingerichtet ist, kann der Benutzer aus drei allgemeinen Analysemethoden wählen, um seine Leistung zu bewerten:

  • Durchsatz und Kapazität

  • Bitfehlerrate (BER)

  • Rausch- und Störungsanalyse

Für Nutzer mit einer MIMO-Lizenz werden zusätzliche Berechnungen durchgeführt, um MIMO-Techniken anzuwenden, bevor die Kommunikationsanalyse beginnt.

Analyse von Interferenzen und Rauschen

Der erste Schritt jeder Analyse ist die Verwendung von Kanaldaten und Rauschspezifikationen zur Bestimmung von Signalleistung, Störungen und Rauschen. Die Rauschleistung wird anhand der Rauschleistungsdichte, der Signalbandbreite und der Rauschzahl und -schwelle jedes Empfängers bestimmt. Interferenzen werden anhand der empfangenen Leistung von Basisstationen innerhalb des Systems sowie von Störern (benachbarte Basisstationen außerhalb des definierten Systems) ermittelt. Aus diesen Eingaben ermittelt der Analysator Größen wie die gesamte Rausch- und Störleistung an jedem Empfängerpunkt in der Studie, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), das Signal-zu-Stör-plus-Rausch-Verhältnis (SINR) und eine Reihe anderer verwandter Größen. Es werden auch zusammenfassende Daten gesammelt, z. B. die Bestimmung des besten SINR an jedem Punkt und der Basisstation, von der aus dieser SINR erreicht wurde.

Durchsatz

Wireless InSite kann den Durchsatz und die Kapazität (theoretische maximale Datenrate) für einen Kanal aus der Bandbreite und dem SINR vorhersagen. Es unterstützt eine Reihe von verschiedenen drahtlosen Zugangsmethoden, darunter:

  • LTE

  • WiMax

  • 802.11n, ac

  • Benutzerdefinierte Tabelle

Benutzerdefinierte Tabellen können verwendet werden, um andere Zugangsmethoden zu definieren oder die Auswahl von Modulations- und Kodierungsschemata in Abhängigkeit vom SINR anzupassen (oft eine herstellerspezifische Beziehung).  

Sobald die drahtlose Zugriffsmethode ausgewählt ist, wählt der Benutzer aus den zulässigen Bandbreiten für Träger aus, und der Analysator berechnet den Durchsatz auf der Grundlage von Daten aus der Literatur, Spezifikationen aus Kommunikationsstandards und dem berechneten SINR für jeden Kanal in der Kommunikationsanalyse.

ThroughputCoverageMap+und+ThroughputPlot
Wireless InSite-Durchsatzberechnungen für drei verschiedene LTE-Bandbreiten. Die Route durch die Szene (rote Linie) zeigt zusätzliche Details der Durchsatzreduzierung in Bereichen, in denen es Versorgungsabbrüche gibt
Bit+Fehler+Rate+Abschnitt
Der Vergleich der Bitfehlerrate für 4-QAM (links) und 256-QAM (rechts) zeigt eine hohe BER in einem größeren Teil des Abdeckungsbereichs, wenn eine Modulation höherer Ordnung verwendet wird.

Bitfehlerrate

Wireless InSite bietet drei Methoden zur Analyse der Bitfehlerrate: 

  • AWGN: geht von einem Kanal mit additivem weißen Gaußschen Rauschen (AWGN) aus

  • Theoretisches Fading: geht von einem Rayleigh- oder Rician-Fading-Kanal aus

  • Semi-Analytisch: bestimmt auf der Grundlage einer Analyse der komplexen Impulsantwort des Kanals

Die Berechnung der Bitfehlerrate hängt stark von der Wahl des Modulations- und Kodierungsschemas (z. B. Quadraturamplitudenmodulation oder QAM) und der Alphabetgröße (z. B. 64) ab. Sie hängt auch von der SINR, der Bandbreite und bei einigen Verfahren von zusätzlichen Details über die Kanaleigenschaften ab, die aus der komplexen Impulsantwort abgeleitet werden. 

MIMO-Strahlformung, räumliches Multiplexing und Diversität

Wenn ein Nutzer eine MIMO-Lizenz besitzt, werden eine Reihe von MIMO-Techniken als Optionen für jede MIMO-Basisstation oder jedes UE angeboten, die im Kommunikationssystem vorhanden sind. Für Basisstationen im System, die über MIMO-Antennen verfügen, kann der Benutzer eine der folgenden Optionen wählen:

  • Adaptive Strahlformung mit MRT

  • Vorcodierungstabelle (unterstützt Strahlformung oder Diversity-Techniken)

  • Keine Strahlformung/Vorkodierung

  • Räumliches Multiplexing mittels Singulärwertzerlegung (SVD)

Bei Empfängern (UEs), die über MIMO-Antennen verfügen, kann der Nutzer zwischen diesen Optionen wählen:

  • Kombinierte Auswahl (SC)

  • Gleiche Verstärkung durch Kombinieren (EGC)

  • Maximum Ratio Combining (MRC)

  • Räumliches Multiplexing mittels Singulärwertzerlegung (SVD)

 

Jede dieser Optionen nutzt die räumliche Vielfalt der MIMO-Antennen am Sender und am Empfänger für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung und versucht, die Leistung mit den angegebenen Techniken an jedem Ende zu verbessern, oder im Fall von SVD, die von beiden Enden der Verbindung aus koordiniert werden. Das Ergebnis ist in der Regel eine Erhöhung des SINR durch Beamforming oder Diversity oder die Bereitstellung mehrerer paralleler Datenströme durch räumliches Multiplexing. Durchsatz- und BER-Berechnungen werden dann auf jeden der resultierenden Datenströme für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung angewendet, um die Ergebnisse zu ermitteln.  


Weitere Informationen finden Sie unter MIMO Beamforming, Multiplexing und Diversity in Wireless InSite.

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