Kommunikationsmesstechnik 802.11ac-WLAN-Signale hochgenau analysieren

Rohde & Schwarz hat die Messmöglichkeiten seines Signal- und Spektrumanalysators R&S FSW erneut ausgeweitet: Mit Hilfe der Optionen R&S FSW-K91 und -K91ac misst er Signale gemäß WLAN-Standard IEEE 802.11ac mit einer Genauigkeit, die für diese Bandbreiten bisher noch nicht erreichbar war.

Benutzer verlangen von mobilen Geräten ganz selbstverständlich, alle verfügbaren Daten über den WLAN-Zugang zu empfangen. Aktuelle Laptops oder Smartphones unterstützen für den WLAN-Zugang die Standards IEEE 802.11g oder 802.11n. Neuere Anwendungen wie etwa die Videoübertragung in HD-Qualität erfordern allerdings wesentlich höhere Datenraten, als mit den bisherigen Verfahren zu erzielen sind.

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Exakte Messergebnisse bei sehr hohen Bandbreiten

Exakte Messergebnisse bei sehr hohen Bandbreiten

Um die steigende Nachfrage zu decken, startete die Arbeitsgruppe IEEE 802.11 im Jahr 2008 mit der Definition des Standards 802.11ac, der deutlich höhere Datenraten erlaubt. Bedingung war von Anfang an, rückwärtskompatibel zu älteren Standards wie 802.11a und 802.11n zu sein und wie diese auch im 5-GHz-Band zu arbeiten.

Viermal höhere Bandbreite als bisher

Um diese Ziele zu erreichen, basiert der Standard auf dem schon bei 802.11a und 802.11n eingesetzten Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), kann aber im Vergleich zu 802.11n eine viermal höhere Bandbreite mit bis zu 160 MHz nutzen. Zusätzlich stehen als Modulationsverfahren 256QAM und bis zu acht MIMO-Datenströme (Multiple Input Multiple Output) zur Verfügung. Unterm Strich kommen durch diese Erweiterungen sowie durch eine effektivere Informationsübertragung Datenraten bis 3,5 Gbit pro Sekunde zustande.

Halbleiterhersteller fertigen derzeit erste funktionsfähige Chipsets für 80 MHz Bandbreite. Kommerziell erhältliche WLAN-Module für den neuen Standard sind in nächster Zeit zu erwarten, und 160-MHz-Module werden voraussichtlich ein Jahr später auf den Markt kommen. Während dieser Anlaufphase besteht eine hohe Nachfrage nach geeigneten Testgeräten – sowohl in Entwicklungslabors als auch für die Fertigung erster Kleinserien.

Anspruchsvolle Messaufgaben

Um zu garantieren, dass neu entwickelte Sender dem Standard 802.11ac gemäß arbeiten, sind umfangreiche Messungen notwendig. »Mit einem Mittelklasse-Spektrumanalysator können noch spektrale Eigenschaften wie Spectrum Emission Mask oder Adjacent Channel Leakage Ratio gemessen werden«, erklärt Dr. Wolfgang Wendler, Produktmanager Spektrumanalyse bei Rohde & Schwarz. »Weit größer ist die Herausforderung, wenn man auch die Modulationseigenschaften von 802.11ac messen will. Für ein zuverlässiges Messergebnis muss das Signal mit seiner gesamten Bandbreite bis zu 160 MHz aufgezeichnet und anschließend demoduliert werden. Der Signalanalysator benötigt dazu nicht nur eine Analysebandbreite von 160 MHz, sondern über diesen Bereich hinweg auch einen möglichst linearen Frequenzgang und eine extrem gute Dynamik. Diese Eigenschaften sind nötig, um beispielsweise die Error Vector Magnitude, die die Modulationsqualität beschreibt, zu messen.«

Für das Modulationsverfahren 256QAM ist im Standard eine EVM von mindestens -32 dB gefordert. Ist diese Herausforderung an sich schon hoch, reicht der Wert aber an sich noch nicht aus. Um ihn sicher messen zu können, sollte die Rest-EVM des Messgeräts, das heißt der Fehlervektor, der von dem Gerät selbst erzeugt wird, um mindestens 10 dB besser sein. Die Rest-EVM wird verursacht durch das Phasenrauschen des Lokaloszillators, durch ungewollte Interferenzen und andere interne Rauschquellen wie beispielsweise Verstärker oder Schalter. Ein Wert von < –40 dB bei einer Bandbreite von 160 MHz ist mit Mittelklasse-Analysatoren schwer zu erreichen. Deshalb benötigen Entwickler von Chipsets, Komponenten und Modulen für IEEE 802.11ac hochwertige Messtechnik in ihren Labors. Eine Lösung ist der Signal- und Spektrumanalysator R&S FSW. Er kann die Signale mit den Optionen R&S FSW-K91 (Messungen gemäß 802.11a/b/g) und R&S FSW-K91ac (Messungen nach 802.11ac) ohne umfangreiche Einstellungen messen.