Femtozellen und GPS - eine vielversprechende Kombination

Nach Überzeugung des Messtechnikherstellers Agilent dürfte GPS eine wichtige Komponente in Femtozellen werden. Um sicherzustellen, dass die GPS-Funktion zuverlässig funktioniert, sind eingehende Tests der GPS-Empfängerleistung nötig.

Femtozellen - Basisstationen mit geringer Leistung, die für den Einsatz innerhalb von Wohn- oder kleinen Geschäftsgebäuden gedacht sind – stehen kurz vor dem kommerziellen Start. Analysten erwarten, dass sie in den kommenden Jahren in großen Stückzahlen eingesetzt werden: Bis zum Jahr 2011 sollen demnach weltweit über 40 Millionen Femtozellen mit mehr als 100 Millionen Nutzern installiert sein.

Mit der steigenden Nachfrage nach Femtozellen wird auch der Bedarf an spezifischen Produkten für Femtozellen wachsen, etwa nach integrierten Sendern, Empfängern und rauscharmen Vorverstärkern. Beim Kommunikationsmesstechnik-Hersteller Agilent erwartet man, dass vor allem das GPS (Global Positioning System) künftig eine zunehmend wichtige Komponente in Femtozellen darstellen wird. Die Kombination scheint vielversprechend: GPS erleichtert z.B. Notfallteams die Lokalisierung eines Notrufs, liefert eine präzise Systemzeit und ermöglicht darüber hinaus ortsbezogene Lizenzmodelle.



»Wenn GPS in Femtozellen integriert wird, braucht man Tests, um die GPS-Funktion zu verifizieren«, erklärt Frank Palmer, Wireless Marketing Program Manager bei Agilent. »Hersteller von GPS-Empfängern, OEM-Integratoren und Vertragshersteller bemühen sich sehr um standardisierte Messungen zur Verifikation der GPS-Empfängerleistung. Normalerweise wird diese Aufgabe mit Hilfe einer Messanordnung erledigt, die die HF-Signale von GPS-Satelliten simulieren kann.«

Agilent bietet hierfür die Mehrzweck-HF-Signalquelle E4438C an. Sie erzeugt nicht nur GPS-Signale, sondern auch alle Mobilfunksignale, die in einer Femtozelle vorkommen können, also HSDPA, W-CDMA, GSM/EDGE, WiMAX, CDMA-2000, TD-SCDMA und UMTS.

Verbindung zwischen Femtozelle und GPS

Femtozellen sind die Mobilfunkzugangspunkte bzw. Mini-Basisstationen in Häusern. Sie klinken sich in die Breitbandverbindung des Kunden ein und routen die Sprachtelefonie über VoIP. »Sie verbessern sowohl die Abdeckung für die Schnurlostelefonie als auch den Datendurchsatz«, so Palmer. »Und nicht zuletzt ermöglichen sie es den Netzbetreibern, die Netzabdeckung in Gebäuden zu verbessern, speziell dort, wo der Zugang auf andere Weise beschränkt oder überhaupt nicht möglich wäre. Verbesserungen der Sprach- und Datendienste innerhalb des Hauses wiederum erhöhen die Akzeptanz der mobilen Kommunikation und ermuntern Kunden, diese Angebote in Anspruch zu nehmen.«

Wie »große« Basisstationen brauchen auch Femtozellen zum störungsfreien Betrieb genaue Zeit- und Ortsinformation. Das Global Navigation Satellite System, kurz GNSS, ein vom amerikanischen Verteidigungsministerium entwickeltes globales Navigationssatellitensystem, liefert diese Information. Das heute als GPS bekannte System versorgt die Femtozelle mit den notwendigen Daten, damit sie Interferenzen mit vorhandener Netzinfrastruktur vermeiden und den Betrieb des Geräts auf das Lizenzgebiet des Netzbetreibers beschränken kann.

GPS arbeitet mit 24 bis 32 Satelliten, die so im All kreisen, dass von jedem Punkt der Erde mindestens sechs davon sichtbar sind. Jeder Satellit sendet Navigationsdaten, die über einen für jeden Satelliten spezifischen Spread-Spectrum-Code übermittelt werden. Setzt man die übermittelten Daten in einem GPS-Empfänger zueinander in Beziehung, kann man den einzelnen Satelliten identifizieren und aus der Signallaufzeit seinen Abstand vom Empfänger ermitteln. Ein GPS-Empfänger nutzt Signale von mindestens vier GPS-Satelliten, um deren Position zu errechnen - und daraus abgeleitet die eigene Position: geografische Länge und Breite, Höhe über dem Meer und die Zeit.

Voraussetzungen für den GPS-Test

»Will man die Funktion eines GPS-Empfängers bewerten und seine Leistung objektiv mit der Leistung von GPS-ICs der Mitbewerber vergleichen, muss man diese Leistung erst einmal messen«, führt John Kikuchi, Anwendungsexperte in der Signal Sources Division bei Agilent aus. »Für reproduzierbare Messergebnisse braucht man jedoch kontrollierte Umgebungsbedingungen. Die erhält man gewöhnlich nicht, wenn man echte GPS-Signale über eine Antenne empfängt. Eine Simulation von Echtzeit-GPS-Signalen über einen HF-Signalgenerator hingegen stellt eine kalibrierte und jederzeit reproduzierbare Umgebung dar.«

Hier setzt der ESG-Vektorsignalgenerator E4438G von Agilent an: Er erzeugt in Verbindung mit der GPS-Personality GPS-Signale, und zwar mit den vordefinierten Szenariendateien Signale von bis zu acht Satelliten. Zudem bietet das Gerät eine Multi-Satelliten-GPS-Konfiguration (bis zu 8 Satelliten), die Simulation realistischer Szenarien sowie realistische Satellitensignale (synchronisierte Satelliten mit Dopplerverschiebung und Navigationsmeldungen). Die Zahl der »sichtbaren« Satelliten ist zwischen eins und acht einstellbar. Nicht zuletzt ermöglicht es die Automatisierung der Signalerzeugung über SCPI-Befehle.