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Analyse von Kommunikationssystemen

Der Wireless InSite Communication Systems Analyzer verwendet die Ergebnisse von Ray-Tracing-Kanalmodellierungssimulationen und wendet Post-Processing-Berechnungen an, um eine Reihe verschiedener Kommunikationsmetriken vorherzusagen. Dazu gehören SINR, Durchsatz und Kapazität, Bitfehlerrate und zusammenfassende Ergebnisse, die die leistungsfähigsten Basisstationen für jeden Empfängerpunkt identifizieren und die Gesamtabdeckung des Gesamtsystems liefern. Benutzer mit einer MIMO-Lizenz können zusätzlich aus einer Reihe von MIMO-Techniken wählen, die angewendet werden können, um den Kanal zu verbessern oder mehrere Datenströme zu erzeugen, bevor sie die Kommunikationsanalyse durchführen (siehe unten). 

Einrichten eines Kommunikationssystems zur Analyse

In Wireless InSite ist ein Kommunikationssystem eine Sammlung von Sendern und Empfängern. Ein Sender stellt eine Basisstation dar, während ein Empfängersatz ein Feldkartenraster, eine Benutzereinrichtung (UE) an einzelnen Punkten oder Positionen entlang einer Route darstellen kann. Das System kann auch Interferenzen beinhalten, die im Allgemeinen verwendet werden, um Basisstationen von benachbarten Zellen darzustellen, die nicht Teil des zu analysierenden Netzwerks sind, aber deren Leistung durch benachbarte Zellen beeinträchtigen können.

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

  • Durchsatz und Kapazität

  • Bitfehlerrate (BER)

  • Rausch- und Störungsanalyse

Für Benutzer mit einer MIMO-Lizenz werden vor Beginn der Kommunikationsanalyse zusätzliche Berechnungen zur Anwendung von MIMO-Techniken durchgeführt.

Stör- und Geräuschanalyse

Der erste Schritt in jeder Analyse ist die Verwendung von Kanaldaten und Rauschspezifikationen zur Bestimmung von Signalleistung, Interferenz und Rauschen. Die Rauschleistung wird aus der Rauschleistungsdichte, der Signalbandbreite und der Rauschzahl und dem Schwellenwert jedes Empfängers bestimmt. Die Interferenz wird anhand der von Basisstationen innerhalb des Systems empfangenen Leistung sowie etwaiger Interferenzen (benachbarte Basisstationen außerhalb des definierten Systems) bestimmt. Aus diesen Eingaben bestimmt der Analysator Größen wie das Gesamtrauschen und die Interferenzleistung an jedem Empfängerpunkt der Studie, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), das Signal-Stör-plus-Rausch-Verhältnis (SINR) und eine Reihe anderer verwandter Größen. Zusammenfassungsdaten werden ebenfalls gesammelt, z.B. um den besten SINR an jedem Punkt und die Basisstation zu bestimmen, 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 SINR vorhersagen. Es unterstützt eine Reihe von verschiedenen drahtlosen Zugriffsmethoden, einschließlich:

  • LTE

  • WiMax

  • 802.11n, ac

  • Benutzerdefinierte Tabelle

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

Wireless InSite Durchsatzberechnungen für 3 verschiedene LTE-Bandbreiten. Die Route durch die Szene (rote Linie) zeigt zusätzliche Details der Durchsatzreduzierung in Bereichen mit Ausfallzeiten in der Abdeckung.

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

Bitfehlerrate

Wireless InSite bietet drei Methoden zur Bitfehlerratenanalyse an: 

  • AWGN: nimmt einen additiven weißen Gaußschen Rauschkanal (AWGN) an.

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

  • Semi-Analytisch: bestimmt durch eine Analyse der komplexen Impulsantwort des Kanals.

Die Bitfehlerratenberechnung ist stark abhängig von der Wahl des Modulations- und Kodierungsschemas (z.B. Quadraturamplitudenmodulation oder QAM) und der Alphabetgröße (z.B. 64). Sie ist auch abhängig von der SINR, der Bandbreite und bei einigen der Verfahren zusätzliche Details über die Kanaleigenschaften, die sich aus der komplexen Impulsantwort ergeben. 

Der Vergleich der Bitfehlerrate für 4-QAM (links) und 256-QAM (rechts) zeigt eine hohe BER in einem größeren Anteil des Versorgungsgebiets, wenn eine Modulation höherer Ordnung verwendet wird.

MIMO Strahlformung, räumliches Multiplexing und Diversität

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

  • Adaptive Strahlformung mit MRT

  • Vorcodierungstabelle (unterstützt Beamforming oder Diversity-Techniken)

  • Keine Strahlformung / Vorcodierung

  • Räumliches Multiplexing unter Verwendung der Singulärwertzerlegung (SVD)

Bei Empfängern (UEs) mit MIMO-Antennen kann der Benutzer aus diesen Optionen wählen:

  • Auswahlkombination (SC)

  • Equal Gain Kombination (EGC)

  • Maximale Verhältniskombination (MRC)

  • Räumliches Multiplexing unter Verwendung der Singulärwertzerlegung (SVD)

Jede dieser Optionen nutzt die räumliche Vielfalt der MIMO-Antennen am Sender und Empfänger für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung und versucht, die Leistung mit den angegebenen Techniken an jedem Ende oder im Falle von SVD von beiden Enden der Verbindung aus zu verbessern. Das Ergebnis wird im Allgemeinen die SINR durch Strahlformung oder Diversität erhöhen, oder es werden mehrere parallele Datenströme durch räumliches Multiplexing bereitgestellt. Durchsatz- und BER-Berechnungen werden dann auf jeden der resultierenden Datenströme für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung angewendet, um die Ergebnisse zu bestimmen. Siehe MIMO Strahlformung, Multiplexing und Diversität in Wireless InSite für weitere Informationen.