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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.
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
Sobald ein Kommunikationssystem eingerichtet ist, kann der Benutzer aus drei allgemeinen Analysemethoden wählen, um seine Leistung zu bewerten:
- Bitfehlerrate (BER)
- Durchsatz
- Shannon-Kapazität
Der erste Schritt bei all diesen Analysen ist die Berechnung des Rauschens, der Störungen durch andere Quellen und des Signal-Störungs-plus-Rausch-Verhältnisses (SINR). 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 und Kapazität
Wireless InSite kann den Durchsatz und die Kapazität (theoretische maximale Datenrate) für einen Kanal anhand der Bandbreite und des SINR vorhersagen. Es unterstützt mehrere verschiedene drahtlose Zugangsmethoden, darunter:
- 5GNR (FR1, FR2)
- LTE
- 802.11n, ac, ax
- 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.
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
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 mehrere MIMO-Techniken als Optionen für jede MIMO-Basisstation oder jedes UE im Kommunikationssystem angeboten. Für 5G/6G-Basisstationen oder WiFi-Zugangspunkte im System, die über MIMO-Antennen verfügen (in der Regel als Sender definiert), kann der Nutzer eine der folgenden Optionen wählen:
- Adaptive Strahlformung mit MRT
- Vorcodierungs-/Beamforming-Tabelle (unterstützt Beamforming- oder Diversity-Techniken)
- Keine Strahlformung/Vorkodierung
- Geschlossenes räumliches Multiplexing (MxN MIMO) mit 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)
- Vorcodierung/Trahlformungstisch
- Geschlossenes räumliches Multiplexing (MxN MIMO) mit 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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