Kommunikationstechnik: Reproduzierbare Testergebnisse im Labor statt aufwendiger Feldtests

Mit dem neuen Funkstandard 3GPP LTE gibt es noch kaum praktische Erfahrungen. Dennoch müssen sowohl die Infrastruktur-Entwickler als auch die Netzbetreiber und die Hersteller mobiler Endgeräte ihre Produkte und Dienste auf Herz und Nieren testen, um sich rechtzeitig eine gute Ausgangsposition für das Rennen um die Marktanteile zu sichern.

Genau hier kommen die Funkkanalemulatoren ins Spiel. Fachleute prognostizieren dem neuen Funkstandard LTE (Long Term Evolution) eine blühende Zukunft. LTE soll dem Anwender höhere Datenraten zur Verfügung stellen und so den Bedarf nach mobilen Internetdiensten wie mobiles Fernsehen oder Internet-Spiele steigern.

Doch bevor sich LTE flächendeckend ausbreitet, ist noch eine Menge Vorarbeit zu leisten, denn der neue Standard bringt einige gravierende Neuerungen mit sich – zum Beispiel einen weiten Frequenzbereich von 700 MHz bis 2,7 GHz und dynamisch veränderliche Bandbreiten zwischen 1,4 und 20 MHz. Hinzu kommt die Einführung von MIMO-Antennenkonfigurationen (MIMO= Multiple-Input, Multiple-Output). Die Herausforderung liegt derzeit darin, dass flächendeckende Praxistests an realen Netzen in diesem frühen Stadium nicht möglich sind – zumal noch nicht einmal die endgültigen Spezifikationen des Standards feststehen. Umso größere Bedeutung kommt der Simulation und Emulation zu.

Funkkanalemulatoren bilden die Übertragungsstrecke und die Ausbreitungsbedingungen im Labor exakt und reproduzierbar nach und erlauben somit Tests unter immer gleichen Bedingungen. So können Anwender beispielsweise Endgeräte vergleichen oder die Netzperformance optimieren (z.B. durch ein Handover-Szenario im Labor). Funkkanalemulatoren sind also sowohl für Hersteller von Endgeräten als auch für Netzbetreiber und die Entwickler von Netzinfrastruktur gleichermaßen interessant.

Feldtest vs. Emulation

»Herkömmliche Feldtests waren schon immer aufwendig und teuer«, erklärt Dr. Bernd Fleischmann, Geschäftsführer beim auf Hochfrequenztechnik spezialisierten Distributor Gigacomp. »Und bei den anspruchsvollen neuen Funknetzen sind sie noch weniger sinnvoll: Die Umgebungsbedingungen sind so komplex, dass aussagekräftige und wiederholbare Resultate nur mit Hilfe von Funkkanalemulatoren möglich sind. Die Ergebnisse haben nicht nur eine bessere Qualität, sondern sie erfordern auch deutlich weniger Aufwand als Messungen in realen Umgebungen.«

Bei Gigacomp sieht man sich mit den Produkten des finnischen Wireless-Spezialisten Elektrobit gut gerüstet für die mit LTE aufkommenden Herausforderungen. Flaggschiff des Herstellers ist der Funkkanalemulator »Propsim F8«. Er bildet reale Funkkanäle reproduzierbar und schrittweise rückverfolgbar nach. Dadurch lassen sich unter anderem Probleme beim Handover zwischen Funkzellen oder Verbindungsabbrüche bei Störungen des Funkkanals im Detail analysieren.

Das System deckt den Frequenzbereich von 350 MHz bis 6 GHz ab und unterstützt 16 Schwundkanäle (zwei bis acht physische und vier bis 16 logische). Wer mehr Kanäle braucht, kann mehrere Geräte synchron betreiben. »Der Propsim F8 ist der einzige Funkkanalemulator, der jede existierende Funkschnittstelle und auch die Luftschnittstellen künftiger Wireless-Systeme im Frequenzbereich von 350 MHz bis 6 GHz unterstützt, u.a. 3GPP/ 3GPP2 WCDMA, GSM, TDSCDMA, EV-DO/CDMA2000, TETRA, IEEE 802.11n, 3GPP LTE, WiMAX und WiFi«, ist sich Dr. Fleischmann sicher. »Er ist im Moment das leistungsstärkste Gerät auf dem Markt. Ich kann mir kaum ein Szenario vorstellen, das der F8 nicht simulieren könnte.«

Hohe Datenraten und MIMO stellen neue Anforderungen

Aber welche technischen Herausforderungen bringt LTE denn nun genau mit sich? Da wäre zunächst die hohe Datenrate zu nennen: »LTE soll den Nutzern deutlich höhere Datenraten bieten als UMTS und HSxPA: maximal 100 Mbps im Downlink und bis zu 50 Mbps im Uplink«, führt Dr. Fleischmann aus. »Dazu werden bei LTE die Bandbreiten pro Nutzer dynamisch zugewiesen – sie schwanken zwischen 1,4 und 20 MHz.« Damit ist die höchste Signalbandbreite deutlich größer als bei Verfahren wie etwa HSxPA, und das macht die Übertragung noch empfindlicher gegenüber störenden Effekten im Funkkanal.