Der künftige Mobilfunkstandard erfordert hochkarätige Testroutinen LTE – der »Physical Layer« auf dem Prüfstand

LTE (Long Term Evolution) ist der nächste Entwicklungsschritt in der mobilen Kommunikation. Er zielt darauf ab, die Drahtlos-Kommunikation allgegenwärtig zu machen. Dementsprechend komplex sind auch die Testroutinen, in die hier ein Einblick gegeben wird.

Der künftige Mobilfunkstandard erfordert hochkarätige Testroutinen

LTE (Long Term Evolution) ist der nächste Entwicklungsschritt in der mobilen Kommunikation. Er zielt darauf ab, die Drahtlos-Kommunikation allgegenwärtig zu machen. Dementsprechend komplex sind auch die Testroutinen, in die hier ein Einblick gegeben wird.

Hersteller von Mobiltelefonen und von Mobilfunknetz-Infrastruktur arbeiten derzeit an Verbesserungen der UMTS-Technologie, um einerseits den „Mehrwert“ für den Benutzer zu steigern und andererseits Kosten der Netzwerkbetreiber zu senken. Sie wollen dies durch künftig höhere Datenübertragungsraten (über 100 Mbit/s), kürzere User-Plane-Latenzzeiten (unter 5 ms), kürzere Control-Plane-Latenzzeiten (weniger als 50 bzw. 100 ms, um vom Zustand Camped oder Dormant zum aktiven Zustand zu wechseln) sowie höhere spektrale Effizienz (3 bis 4 Mal höher als bei HSPA) erreichen. Der erste Teil der Spezifikationen, der für die neue 3GPP-Luftschnittstelle (Third Generation Partnership Project) verfügbar ist, macht die Herausforderungen an das Testen von LTE sehr deutlich. Da das kommerzielle Rollout für 2010 geplant ist, existieren die ersten Testsysteme bereits und werden gegenwärtig erweitert. Dennoch sind Ingenieure mit einer ganzen Reihe neuer Herausforderungen konfrontiert, wenn sie den Physical Layer (PHY) testen wollen. Aber entsprechende Testroutinen sind bereits verfügbar.

Herausforderungen für das Testen des LTE PHY

Die Luftschnittstelle von LTE basiert im Downlink auf OFDMA (Orthogonal Frequency Domain Multiple Access) und im Uplink auf dem SCFDMA-Verfahren (Single Carrier Frequency Domain Multiple Access). Zur Informationsübertragung verwenden beide das Konzept dicht gepackter Unterträger mit niedriger Datenrate. Da jeder Unterträger eine sehr geringe Bandbreite hat (15 kHz), kann der jeweilige Übertragungskanal als nicht frequenzselektiv angesehen werden. Darüber hinaus schützt ein zyklisches Präfix vor Intersymbol-Interferenz. Diese Technologie macht den Physical Layer jedoch inhärent frequenzselektiv. Folglich sind alle in den Spezifikationen definierten Verfahren ebenso frequenzselektiv. Ingenieure müssen dies beachten, wenn sie Tests implementieren.

Um die Übertragungsrate im Physical Layer zu erhöhen und sie robuster zu machen, macht LTE Gebrauch von MIMO-Konzepten (Multiple Input Multiple Output) in Verbindung mit dem OFDMA-Verfahren. Dadurch wird die Herausforderung an das Testen komplexer. Da 3GPP verschiedene Betriebsmodi der MIMO-Palette definiert (wie Single-User-MIMO, Multi-User-MIMO, Open und Closed Loop Transmit Diversity), erhöht sich die Anzahl der verschiedenen Konfigurationen. Aus diesem Grund wird automatisiertes Testen ein Muss, damit der einwandfreie Betrieb des kompletten Systems verifiziert werden kann.