Neues von Rohde & Schwarz

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1 Neues von Rohde & Schwarz Handheld-Spektrumanalysator macht Rohde& Schwarz-Messqualität mobil Zukunftssichere Protokolltester für die Zertifizierung von WCDMA-Endgeräten Transportable Monitoring- und Peilsysteme für wechselnde Einsatzorte 2002/III 175

2 HEFT /III 42. Jahrgang Signale schnell, kostengünstig und mit hoher Genauigkeit charakterisieren: Das sind die Stärken des Handheld Spectrum Analyzers R&S FSH3. Bei Neuinstallation oder Wartung von Mobilfunkbasisstationen, Vorort-Untersuchung von Fehlerstellen in HF-Kabeln oder tausendundeiner Anwendung in Service und Entwicklung (Seite 20) /29 Der Protokolltester R&S CRTU-W simuliert für den Test von Endgeräten eine oder mehrere WCDMA-Basisstatio nen. Mit den integrierten Testfällen, die den 3GPP-Spezifikatio nen entsprechen, ist er für Zulassungstests bei Testhäusern bzw. für die Qualitätsprüfung konzipiert (Seite 4). MOBILFUNK Protokolltester Protokolltester R&S CRTU-W Zukunftssicheres Werkzeug für den Test von WCDMA-Endgeräten...4 3G Virtual Protocol Test System R&S CRTU-VT Virtueller Test von 3G-Mobilfunk-Endgeräten...8 R&S CRTU-G / R&S CMU200 / 300 Optionale IQ- und ZF-Schnittstellen für neue Anwendungen /5 Das Testen moderner High-Speed-Komponenten für Technologien wie Gigabit-Ethernet oder Fiber Channel erfordert Messmethoden, die klassische Bitfehlerraten-Messplätze nicht mehr vollständig abdecken. Mit dem Transmission Analyzer D3371 von Advantest und den neuen Optionen wie Jitter Tolerance sind alle Messungen an modernen Komponenten möglich (Seite 26). Spektrumanalysatoren Spektrumanalysatoren R&S FSU / R&S FSP Firmware für 3G-Code-Domain-Messungen...15 Funkmessplätze Antennenkoppler R&S CMU-Z10 / Schirmhaube R&S CMU-Z11 Praktisches und unverzichtbares Zubehör für Tests an Mobiltelefonen...18 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Spektrumanalysatoren Handheld Spectrum Analyzer R&S FSH3 Die neue Mobilität in der Spektrumanalyse...20 Signalanalysatoren Transmission Analyzer D3371 von Advantest Vielseitiges Werkzeug für den Test moderner High-Speed-Komponenten Neues von Rohde&Schwarz 2 Messverfahren Audio Analyzer R&S UPL Mehrkanal-Audiomessungen an Surround-Sound-Decodern...29 Heft 175 (2002/III)

3 Digitale Hörfunknetze (DAB) gehen weltweit in Betrieb. Außer zum Übertragen von Audio- Programmen sind sie auch für Datendienste sehr gefragt. Der R&S DSIP020 kann nicht nur IP-basierte Daten in DAB-Sende sig nale einfügen, sondern auch komplette DAB-Signale generieren (Seite 35). EMV/ FELDSTÄRKE Messempfänger Precompliance-Messempfänger R&S ESPI Messung geleiteter Störemissionen am Beispiel Schaltnetzteil...30 RUNDFUNKTECHNIK Datacasting Digital Sound Broadcast Data Inserter R&S DSIP020 DAB-Signale mit Pfiff: Daten und Zusatzdienste einbetten /1 Generatoren Vektor-Signalgenerator R&S SMIQ03S Messtechnik für satellitengestützte Rundfunksysteme XM und SIRIUS...38 Signalgeneratoren R&S SML / R&S SMV03 Normgerechte, stereomodulierte HF-Signale mit Stereo-/RDS-Coder...40 Die neuen transportablen Überwachungs- und Peilsysteme R&S TMS ergänzen die bewährten Spectrum Monitoring and Management Systeme von Rohde&Schwarz. Mit ihnen lassen sich weitergehende, vielseitige Aufgaben lösen (Seite 47). Messverfahren EMV-Messungen an Settop-Boxen mit Impulsive Noise...43 FUNKERFASSUNG Monitoring-Systeme Transportable Monitoring- und Peilsysteme R&S TMS Flexible Lösungen für das Spectrum Monitoring...47 Antennen Aktive Breitbandantenne R&S HE500 Großer Frequenzbereich für die moderne Funkerfassung...52 WEITERE RUBRIKEN Kurznachrichten /1 Neues von Rohde&Schwarz 3 Impressum Herausgeber: Rohde&Schwarz GmbH&Co. KG Mühldorfstraße München Support-Center: Tel customersupport@rohde-schwarz.com Telefax (089) Redaktion und Layout: Ludwig Drexl, Redaktion Technik (München) Fotos: Stefan Huber Auflage deutsch, englisch und französisch Erscheinungsweise: ca. viermal pro Jahr ISSN Bezug kostenlos über die Rohde&Schwarz-Vertretungen Printed in Germany by peschke druck, München Nachdruck mit Quellenangabe und gegen Beleg gern gestattet. Heft 175 (2002/III)

4 MOBILFUNK Protokolltester 43793/5 BILD 1 Der Protokolltester R&S CRTU-W ist eine flexible Testplattform für die Entwicklung und Zertifizierung von WCDMA-Endgeräten. Der R&S CRTU-W bietet ein Höchstmaß an Flexibilität und Komfort für den Test von Endgeräten Protokolltester R&S CRTU-W Zukunftssicheres Werkzeug für den Test von WCDMA-Endgeräten der 3. Mobilfunkgeneration. Seine integrierten Software-Komponenten stehen in modifizierter Form auch als eigenständiger virtueller 3GPP- Tester zur Verfügung (Seite 8). Breites Einsatzspektrum Der Protokolltester R&S CRTU-W (BILD 1) simuliert für den Test von Endgeräten eine oder mehrere WCDMA-Basisstationen; hierzu verfügt er über zwei unabhängige HF-Kanäle. Mit den integrierten Testfällen, die den 3GPP-Spezifikationen entsprechen, ist er für Zulassungstests bei Testhäusern bzw. für die Qualitätsprüfung konzipiert. Er findet auch ein breites Einsatzspektrum im Bereich Entwicklung und Integration, weil die mitgelieferten Testfälle leicht vom Anwender modifiziert bzw. neue einfach generiert werden können. Der Protokolltester R&S CRTU-W überzeugt nicht nur als Stand-Alone-Messgerät, er ist vielmehr auch das Herzstück des Conformance Test Systems TS8950W von Rohde&Schwarz. Neues von Rohde&Schwarz 4 Heft 175 (2002/III)

5 Leistungsfähige Hardware Flexible Software-Struktur Der Protokolltester besteht aus den zwei Einheiten CRTU-RU und CRTU-PU (BILD 3). Die Radio Unit CRTU-RU enthält die HF-Komponenten, die auch im GSM-Protokoll-Analysator R&S CRTU-G [1] und im Universal Radio Communication Tester R&S CMU200 [2] die hohe Genauig keit und Qualität des HF- Ausgangssignals gewährleistet. Unterschiedliche HF-Eingänge ermöglichen die Anbindung des R&S CRTU-W an Messobjekte mit verschiedenen HF- Pegeln. Die Protocol Unit CRTU-PU enthält drei unabhängig voneinander agierende Hardware-Konsolen. Eine Slot-CPU mit Pentium-III-Prozessor und dem Betriebssystem Windows 2000 organisiert die Anwenderschnittstelle, ohne dabei die für den Testablauf notwendigen Ressourcen zu beanspruchen. Bereits das Grundmodell R&S CRTU-W beinhaltet mehrere Referenzimplementierungen der UTRAN-Seite (BILD 2). Schichten, physikalischer Link, MAC, RLC und RRC stehen als unabhängige Software-Module zur Verfügung, die durch spezifika tionskonforme Schnittstellen, den sog. Service Access Points, miteinander kommunizieren. Alle über diese Service Access Points übertragenen Informationen werden zusammen mit den Statusmeldungen der einzelnen Schichten in einer Log-Datei gespeichert. Diese Daten erlauben die vollständige Analyse der Testergebnisse. Eine zentrale Datenbank für alle Codierund Decodierfunktionen rundet das Software-Konzept ab und minimiert das Auf- BILD 2 Test-Skript UTRAN RRC UTRAN RLC UTRAN MAC Physikalischer Link Software-Struktur des R&S CRTU-W. Das Power-PC-Board sorgt für das Echtzeitprotokollverhalten der Schichten 2 und 3, und eine speziell dafür entwickelte Software gewährleistet den für WCDMA erforderlichen hohen Datendurchsatz. Die Komplexität der physikalischen Schicht garantieren die Layer-1-Boards, die mit DSPs und FPGAs bestückt sind. Im Normal-Modus können die Layer-1- Boards gleichzeitig 16 unabhängige Kanäle einer Zelle simulieren. Dabei ist eine maximale Datenrate von 384 kbit/s möglich. Tests haben gezeigt, dass diese künftig auf 2 Mbit/s erhöht werden kann. Für Testfälle, die eine Simulation von bis zu sechs Zellen erforderlich machen, können die Layer-1-Module mit einer speziellen Software geladen werden, die eine Simulation von zwei weiteren Zellen erlaubt. Somit sind zwei Protokolltester CRTU-W für die Realisierung der RRM-Testfälle ausreichend. BILD 3 Passiver HF- Koppler HF- Koppler Szenarien RX/TX- Board RX/TX- Board Testfälle Windows 2000 Slot-CPU Power-PC-Board Zwei Layer-1-Boards IQ-ZF- Board Schematischer Hardware-Aufbau des Protokolltesters R&S CRTU-W. Steuerungs- und Synchronisations-Bus Chain in/out Tools CRTU-PU CRTU-RU Neues von Rohde&Schwarz 5 Heft 175 (2002/III)

6 MOBILFUNK Protokolltester treten systematischer Fehler bei Änderungen von Decodiervorgängen. Die jeweils eigenen Hardware-Module für Anwenderschnittstelle und Protokollsimulation sorgen für maximale Rechenleistung bei den entsprechenden Aufgaben. Die Konfiguration des R&S CRTU-W wird unter Windows 2000 durchgeführt. In einer komfortablen grafischen Darstellung stehen dem Anwender alle Schnittstellen des Protokolltesters für die Parametrisierung zur Verfügung. Auch das Speichern und Analysieren der Testergebnisse mit dem Message Analyzer läuft im R&S CRTU-W unter Windows Ausschnitte aus der Ergebnisdatei lassen sich innerhalb des Message Analyzer als Abbildung kopieren und bei Bedarf über die Windows- Zwischenablage in einen Testreport einfügen. Zusätzlich sind die Ergebnisse auch in das HTML-Format konvertierbar. Für das Bearbeiten von TTCN-Testfällen und zur Analyse der Ergebnisdateien steht eine umfangreiche Toolbox zur Verfügung (BILD 4). Alle Werkzeuge für die Testkonfiguration und Ergebnisanalyse wurden in Java entwickelt. Die Tools sind vollständig auf dem R&S CRTU-W installiert, stehen aber zusätzlich auch als eigenständige Programme für die Installation auf einem beliebigen Arbeitsplatzrechner zur Verfügung. Dies ermöglicht den effizienten Einsatz des Protokolltesters, weil die Analyse unabhängig von Testgerät durchgeführt werden kann. TTCN oder C / C++? Das offizielle Protokolltest-Gremium 3GPP-T1-Sig hat frühzeitig die Testsprache TTCN zur Norm erklärt, mit der Folge, dass ausschließlich Testfälle, welche den TTCN-Source-Code der 3GPP-Spezifikation TS zur Grundlage haben, den Status validiert bekommen können. Dagegen diskutiert das globale Zertifizierungs-Forum GCF (siehe Kasten rechte Seite), das unabhängig vom 3GPP-Gremium arbeitet, zur Zeit intensiv die Voraussetzungen für eine Testfall-Validierung gemäß GCF. Nach Auffassung verschiedener Mitglieder sollte es ausreichen, dass Testfälle der Spezifikation entsprechen. In welcher Sprache die Testfälle realisiert werden, sollte den BILD 4 Das Analysewerkzeug für Testfälle im R&S CRTU-W. Neues von Rohde&Schwarz 6 Heft 175 (2002/III)

7 Protocol test solution for 3G user equipment (UE) 2 RF channels / simulation of The R&S CRTU-W is the unique signalling The message analyzer tool displays message logs in various formats (sequence, 2 WCDMA (FDD) cells and protocol test solution for 3G and multimode terminals. This new member of the structured and detailed view) including par- Platform for 3GPP signalling test cases acc. to TS R&S CRTU family provides the highest possible level of flexibility from early design layers (incl. ASN.1 decoding). ent/child message linking across protocol Detailed analysis of all protocol layers at U u interface and development through to comprehensive conformance and certification testing. Two independent RF channels allow the TTCN toolbox support C/C++ API for test script development simulation of 2 WCDMA (FDD) cells at the Upgradable to GSM/GPRS Powerful tools enable the user to define same or at different RF frequencies, which Upgrading of existing R&S CRTU-G to and execute TTCN test cases according to is an indispensable prerequisite for performing WCDMA intrasystem handovers. WCDMA possible 3GPP test specification TS34.123, and to Intersystem handover testing visualize the test results. In addition, customer-specific test scenarios can be imple- intersystem handover to GSM/GPRS sys- Moreover, the R&S CRTU-W is prepared for mented in TTCN or C++. tems, thus setting new standards in testing. Das Globale Zertifizierungs-Forum (GCF) Umfangreiche Unterstützung für Anwender Das GCF ist ein freiwilliger Zusammenschluss weltweit operierender Netzwerkbetreiber und Endgerätehersteller. Das Forum legt die benötigte Testspezifikation für die Endgerätezulassung in den entsprechenden Netzwerken fest. Andere Unternehmen wie Testhäuser und Testgerätehersteller können im sogenannten Observer-Status an den Treffen teilnehmen und Vorschläge für Testlösungen einbringen. Die Entscheidungsgewalt liegt jedoch bei den Netzbetreibern und Endgeräteherstellern. Testgeräteherstellern überlassen sein. Es ist somit weiter offen, welche Art der Testfall-Realisierung sich durchsetzen wird. Die Anwender des R&S CRTU-W können diesen Entscheidungen gelassen entgegensehen: Die flexible Software-Struktur des Protokolltesters unterstützt komfortabel beide Möglichkeiten. Über die grafische Benutzeroberfläche lässt sich konfigurieren, ob TTCN oder C / C++ als Testsprache dienen soll. Es stehen bereits lauffähige TTCN-Testfälle sowie Testszenarien in C/C++ zur Verfügung. Abkürzungen 3GPP 3 rd Generation Partnership Project ASN.1 Abstract Syntax Notation One CDMA Code Division Multiplexed Access DSP Digital Signal Processing FPGA Free Programmable Gate Array GCF Global Certification Forum MAC Medium Access Control RLC Radio Link Control RRC Radio Ressource Control RRM Radio Ressource Management TD-SCDMA Time Division Duplex Synchronous CDMA TTCN Tree and Tabular Combined Notation UTRAN UMTS Terrestrical Radio Access Network WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Alles im Fluss? Kein Problem für den CRTU-W! Der 3GPP-WCDMA-Standard befindet sich also weiterhin in der Entwicklungsphase. Zahlreiche Änderungen der Baseline werden für die nahe Zukunft erwartet. Im Jahr 2001 hatte das zuständige Gremium die 3GPP-Spezifikation Release 99 mit dem Stand vom Juni 2001 eingefroren. Mit dieser Festlegung wollte es eine eindeutige und allgemein gültige Grundlage für die zu erstellende Testspezifikation schaffen. Im Februar 2002 erkannte man, dass eine Verschiebung notwendig ist und die Spezifikation wurde auf die Version März 2002 verschoben. Es ist also alles im Fluss und daher für zukunftssichere 3GPP-Messgeräte von größter Bedeutung, rasch an neue Verhältnisse angepasst werden zu können. Auch in diesem Punkt überzeugt der R&S CRTU-W mit seiner zentralen Datenbank für die Codier- und Decodierfunktionen. Ist zum Beispiel eine Änderung der ASN.1-Codierung erforderlich, so wird dies durch eine Modifikation in der zentralen Datenbank erreicht. Die neue Funktion steht anschließend sofort sowohl den Protokollschichten als auch den Analyse-Tools zur Verfügung. Anwender des neuen Protokolltesters R&S CRTU-W werden nicht alleine gelassen: Rohde&Schwarz bietet ihnen weitreichende und weltweite Unterstützung. Das Customer Support Center des Unternehmens steht sowohl für technische als auch für Fragen zu Support-Verträgen jederzeit bereit. Zusätzlich bietet die Rohde&Schwarz-Website einen speziellen Bereich für registrierte Kunden. Der R&S CRTU-W ist für die hohen Anforderungen innerhalb der großen Anwendungsvielfalt der 3. Mobilfunkgeneration entwickelt worden. Die Kombination aus gezielter Erweiterung bereits bewährter Hardware mit einem flexiblen neuen Software-Konzept bietet eine sichere Plattform für die künftige erfolgreiche Realisierung komplexer Testszenarien. Jörg Deiß Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff CRTU-W) Protocol Tester R&S CRTU-W LITERATUR [1] GSM Protokoll-Analysator R&S CRTU- G Wachablösung: Nach mehr als zehn Jahren ein neues GSM-Referenzsystem. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr. 171, Seite 4 9. [2] Universal Radiocommunication Tester R&S CMU200 Auf der Überholspur in die Zukunft des Mobilfunks. Neues von Rohde&Schwarz (1999) Nr. 165, S Neues von Rohde&Schwarz 7 Heft 175 (2002/III)

8 MOBILFUNK Protokolltester 3G Virtual Protocol Test System R&S CRTU-VT Virtueller Test von 3G-Mobilfunk-Endgeräten Der neue 3G-Mobilfunkstandard UMTS steht in den Startlöchern und Rohde&Schwarz unterstützt die Industrie bei dieser besonderen technischen Herausforderung mit hochwertigen Testgeräten. Das neue 3G Virtual Protocol Test System R&S CRTU-VT vereint eine vollständige TTCN-Software-Entwicklungsumgebung, verifizierte 3G-Signalisierungs-Testfälle und leistungs fähige Was ist ein virtueller Test? Der neue 3G-(UMTS)-Mobilfunkstandard wird eine Vielzahl neuer Dienste wie Videotelefonie und mobile Internetanbindung ermöglichen. Diese erfordern hohe Datenraten bis zu 2 Mbit/s bei gleichzeitig effizienter und flexibler Nutzung des zur Verfügung stehenden Frequenzspektrums. Sehr viel komplexere technische Anforderungen als in den existierenden GSM/GPRS-Netzen und ein enormer Termindruck zur raschen Markteinführung prägen derzeit die Entwicklung von 3G-Mobilfunkgeräten. Der Test von Software-Komponenten wie Protokoll-Stacks beginnt daher bereits in sehr frühen Entwicklungsstadien. Software-Simulationen ersetzen dabei Hardware-Komponenten wie Chipsätze und HF-Frontends. Die gesamte physikalische Luftschnittstelle, also der Layer 1, wird durch einen sog. Layer 1 Shortcut simuliert. Diese Testmethode wird als Virtual Testing bezeichnet und ist für die parallele Entwicklung von Hard- und Software unverzichtbar. 3G Virtual Protocol Test System R&S CRTU-VT Rohde&Schwarz bietet mit dem R&S CRTU-VT eine leistungsfähige Komplettlösung für den virtuellen Software- Test von 3G-UE-Protokoll-Stacks an. Er wird als reines Software-Produkt auf einer CD-ROM ausgeliefert und läuft auf jedem modernen PC. Eine Schlüsselkomponente des virtuellen Testers sind die mitgelieferten Sig- Analysewerkzeuge für die Simulation und den Test von 3G-Protokoll- Stacks. Der virtuelle Tester basiert auf einer modifizierten Software, die auch auf dem Protokolltester R&S CRTU-W installiert ist (Seite 4) und ergänzt diesen deshalb auf hervorragende Weise. Beide Protokolltester ermöglichen den frühen und umfassenden Test von Signalisierungsabläufen in 3G-Netzen. Abkürzungen siehe Seite 12 TTCN Signalling Conformance Testcases Der 3G-Mobilfunkstandard definiert außer den Protokollabläufen für das Radio Access Network (3G-Spezifikation TS 25.xxx) auch die dazugehörigen Signalisierungs-Conformance-Tests (TS , TS ). Diese Testfälle sind weltweit für 3G- Netzwerkbetreiber und die Hersteller von Mobilfunk-Geräten verbindlich. Die Tests werden dabei von der Arbeitsgruppe T1/SIG zunächst in Textform spezifiziert, und dann von der Taskforce MCC160 bei der ETSI in die spezielle Programmier- und Testsprache TTCN umgesetzt. Derzeit stehen in TTCN Version 1.40 mehr als 650 Testfälle auf der 3GPP Baseline zur Verfügung. Diese Tests umfassen alle Protokollschichten von Layer 2 des 3G Radio Access Networks (RAN) bis hin zu den höheren Layern 3 4 im Non Access Stratum. Circuit-Switched- und Packet-Switched-Dienste werden gleichermaßen getestet. Rohde&Schwarz hat an der Spezifikation bei T1/SIG, der TTCN-Implementierung bei der ETSI und der anschließenden Verifikation auf den Testern CRTU-VT und CRTU-W maßgeblich mitgearbeitet. Die von Rohde&Schwarz verifizierten TTCN-Testfälle sind Bestandteil des R&S CRTU-VT. Neues von Rohde&Schwarz 8 Heft 175 (2002/III)

9 nalisierungs-conformance-testfälle, die in der Sprache TTCN definiert sind (siehe Kasten Seite 8). Der R&S CRTU-VT besteht aus folgenden Software-Komponenten: Integrierte TTCN-Entwicklungsumgebung mit grafischem Editor, Testcase Builder und Compiler für das Erstellen neuer bzw. das Modifizieren der mitgelieferten TTCN-Testfälle Normgerechte R&S-Referenzimplementierung des UTRAN-Protokoll- Stacks gemäß den 3G-Spezifikationen einschließlich der Layer-1-Simulation Leistungsfähige Software-Tools für das Konfigurieren und Ausführen der Signalisierungs-Testfälle sowie für detaillierte Analyse der Test ergebnisse anhand der erzeugten Log-Dateien Signalisierungs-Conformance-Testcases in TTCN gemäß BILD 1 Der virtuelle Verifikationsprozess. Ablauf der virtuellen Tests Entwicklung der TTCN-Testfälle Konfiguration der TTCN-Testfälle Ausführung der TTCN-Testfälle (Test Session) Analyse der Testergebnisse Workflow Die Werkzeuge im R&S CRTU-VT 3G-TTCN-Testfälle TTCN-Editor Testcase Builder TTCN-Compiler PICS/PIXIT-Editor Project Explorer Message Analyzer Testcase Analyzer Die Software-Werkzeuge des CRTU-VT sind identisch mit denen im Hardware - Protokolltester R&S CRTU-W und decken den kompletten Entwicklungs- und Testprozess ab (BILD 1). Der R&S CRTU-VT enthält somit alles, was für den frühzeitigen Conformance-Test von 3G-Protokoll- Stacks noch vor der Integration in die physikalische Schicht erforderlich ist. BILD 2 Die Schnittstellen für das virtuelle Testen. UTRAN-Seite TTCN Testcase RRC RLC CRTU-VT Endgeräte-Seite TCP/IP Zu testender Endgeräte- Protokoll-Stack Der Anwender bindet den zu testenden Software-Stack über TCP/IP-Netzwerk- Verbindungen an den R&S CRTU-VT an. Dafür stehen leistungsfähige Programmierschnittstellen in Form von Klassenbibliotheken in C++ zur Verfügung. MAC Layer 1 Shortcut TCP/IP Für die unterschiedlichen Protokollabläufe wie Handover, Cell Selection, Call Setup sind eine Vielzahl unterschiedlicher Testfälle für den R&S CRTU-VT erhältlich. Der jeweilige TTCN-Testfall und der UTRAN-Protokoll-Stack simulieren dabei die 3G-Netzseite. Der R&S CRTU-VT zeichnet die Reaktionen des zu testenden Protokoll-Stacks auf, vergleicht sie mit dem in den 3G-Spezifikationen definierten Protokollverhalten und prüft sie auf Konformität (BILD 2). Neues von Rohde&Schwarz Reduktion der Entwicklungszeit Der frühzeitige Einsatz des R&S CRTU-VT auch wenn die Layer-1- und HF-Komponenten noch nicht verfügbar sind ermöglicht das parallele Entwickeln und Testen von Layer 1 und Protokoll-Stack und erhöht somit die Qualität und Zuverlässigkeit von 3G-Mobiltelefonen. Der Entwicklungsaufwand für die Integration von Protokoll-Software und Hardware für 9 Heft 175 (2002/III) 3G-Mobilfunkgeräte reduziert sich, da die Software-Anteile bereits gut getestet vorliegen. Die Ausführungsgeschwindigkeit der Signalisierungstests lässt sich in weiten Bereichen variieren (Soft- Timing). Ein Testfall kann beispielsweise für Regressionstests mehrere hundertmal schneller als in der Realität ablaufen, für die Fehlersuche im Protokoll-Stack des Endgerätes aber auch verlangsamt oder gar angehalten werden.

10 MOBILFUNK Protokolltester 3G-Applikationsentwicklung Die zur Zeit auf dem Markt erhältlichen Testgeräte unterstützen nur unzureichend 3G-Applikationen. Welchen Einfluss auf die Applikation hat es beispielsweise, wenn sich die Qualität der Funkstrecke und die Datenrate ändern? Verhält sich die Applikation stabil in Softund Hard-Handover-Situationen? Diese Fragen lassen sich durch Simulationen mit dem R&S CRTU-VT einfach und schnell beantworten. TTCN-Editor Leonardo Pro Für das Erstellen und Modifizieren von TTCN-Testfällen steht der bedienungsfreundliche und leistungsfähige TTCN- Editor Leonardo Pro zur Verfügung, der sich bereits im Bluetooth-Protokoll- Tester R&S PTW60 bestens bewährt hat. Dieser Editor (BILD 3) ist vollständig in die TTCN-Entwicklungsumgebung integriert und ermöglicht beispielsweise die direkte Anzeige von Protokollfehlern im TTCN-Quelltext. Dies reduziert die Bearbeitungszeiten während der Testfall-Entwicklung erheblich. BILD 3 Der TTCN-Editor Leonardo Pro. TTCN-Compiler Der TTCN-Compiler übersetzt die 3G- TTCN-Testsuiten automatisch in C-Code. Dieser wird dann mit R&S-spezifischen 3G-Bibliotheken zu den einzelnen Testfällen gelinkt. Der TTCN-Compiler erleichtert die Entwicklung von Testfällen durch einen weitreichenden Syntax- Check. Das für 3G-Protokolle wichtige ASN.1 BER/PER Encoding von Nachrichten wird ebenfalls voll unterstützt. Ein von Rohde&Schwarz entwickeltes grafisches Frontend, der sog. Testcase Builder, steuert den Make-/Build-Prozess des Compilers und macht das Erzeugen von 3G-Testfällen besonders komfortabel. BILD 4 Der PICS/PIXIT-Editor. 10

11 PICS/PIXIT-Editor Der grafische PICS/PIXIT-Editor (BILD 4) ermöglicht das komfortable Erstellen und Bearbeiten der PICS/PIXIT-Parameter, mit denen die Testfälle vor der Ausführung konfiguriert werden. Dieses Werkzeug vereinfacht das bislang zeitaufwändige und fehlerträchtige Eintippen der Parameter. Project Explorer BILD 5 Der Project Explorer während der Ausführung von Testfällen. Der Project Explorer (BILD 5) ist für das Ausführen der Testfälle verantwortlich. Mit Hilfe dieses Tools werden Testfälle auf einfache Weise zu kompletten Test-Sessions zusammengestellt und der UTRAN-Protokoll-Stack korrekt konfiguriert. Während der Ausführung lässt sich der aktuelle Status von einzelnen Testfällen verfolgen, anschließend zeigt der Project Explorer das ermittelte Ergebnis, das sog. Verdict, an. Über Hyperlinks in den Testcase Reports kann der Anwender die Analyse-Tools starten und die erzeugten Log-Dateien analysieren. Message Analyzer BILD 6 Der Message Analyzer. Das Highlight des R&S CRTU-VT ist der Message Analyzer (BILD 6). Er protokolliert alle Nachrichten, die zwischen dem virtuellen Tester und dem zu testenden Protokoll-Stack ausgetauscht werden sowie den Nachrichtenfluss innerhalb des UTRAN-Protokoll-Stacks während der Ausführung eines Testfalls in eine zentrale Log-Datei. Anschließend folgt die detaillierte Analyse der Signalisierungs- Sequenzen mit dem bedienungsfreundlichen und leistungsfähigen Message Analyzer. Er decodiert die Nachrichten vollautomatisch, zeigt sie in tabellarischer Form oder als grafische Message Sequence Chart (MSC) an und präsentiert die Struktur der Nachrichten übersichtlich bis hinunter auf das einzelne Bit. Mächtige Funktionen wie das Filtern und Suchen Neues von Rohde&Schwarz 11 Heft 175 (2002/III)

12 MOBILFUNK Protokolltester von Nachrichten elementen, die farbliche Codierung von Nachrichtentypen, die Parent-Child View zur Darstellung von Relationen zwischen Nachrichten unterstützen die Analyse der komplexen 3G- Signalisierungsabläufe. Testcase Analyzer Ergänzend zum Message Analyzer visualisiert der Testcase Analyzer die automatisch erzeugten Trace-Dateien der TTCN- Testfälle. Nachrichten, die an Testcase- PCOs gesendet und empfangen wurden, Timer-Konfiguration und Constraint Matching stellt er übersichtlich tabellarisch dar. Hyperlinks ermöglichen den direkten Sprung in den TTCN-Quelltext. Der Testcase Analyzer gleicht in Aussehen und Bedienkonzept dem Message Analyzer. Weitere Informationen unter (Suchbegriff CRTU-VT) Fazit Der R&S CRTU-VT unterstützt die parallele Entwicklung von Hard- und Software auf hervorragende Weise. Das frühzeitige Testen mit einer großen Zahl von standardisierten TTCN Conformance Testcases steigert die Qualität und Inter operabilität von 3G-Mobiltelefonen. Der problemlose Übergang vom Virtual Software Testing mit dem R&S CRTU-VT auf das Real Testing mit dem R&S CRTU-W ist durch die einheitliche Software-Umgebung und die identischen Testfälle gewährleistet, was Investitionskosten, Entwicklungszeit und damit die Time to Market verringert. Der R&S CRTU-VT ist somit eine hervorragende Ergänzung der 3G-Messgerätefamilie von Rohde&Schwarz und unterstützt die Hersteller von 3G-Mobilfunkgeräten bei der Bewältigung der enormen technischen Herausforderungen. Thomas Moosburger; Dr. Thomas Eyring Abkürzungen 3G 3rd Generation 3GPP 3rd Generation Partnership Project ASN.1 Abstract Syntax Notation BER Binary Encoding Rule (ASN.1) CC Call Control (Layer 3) MAC Medium Access Control (Layer 2) MM Mobility Management (Layer 3) MSC Message Sequence Chart PCO Point of Control and Observation (Schnittstelle des TTCN-Testcase) PER Packed Encoding Rule (ASN.1) PICS/ PIXIT RAN Protocol Instance Conformance Statement / Protocol Information Extra Implementation for Testing (Konfigurationsparameter von TTCN-Testcases) Radio Access Network RLC Radio Link Control (Layer 2) RRC Radio Resource Control (Layer 3) TTCN Tree and Tabular Combined Notation (formalisierte Sprache für die Definition von Testfällen) UE User Equipment UMTS Universal Mobile Telecommunications Standard UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network R&S CRTU-G / R&S CMU200 / 300 Optionale IQ- und ZF-Schnittstellen für neue Anwendungen Die neuen Optionen rüsten den Protokolltester R&S CRTU-G [1] und die Universal Radio Communication Tester R&S CMU200/300 mit analogen IQund ZF-Schnittstellen aus und eröffnen damit neue Anwendungen in der Entwicklung von Mobilfunkmodulen. Technisches Konzept Mit den Optionen CMU-B17 bzw. CRTU-B7 stehen analoge IQ- und ZF- Schnittstellen für den Sende- und Empfangs-Signalpfad zur Verfügung. Die Baugruppe wird zwischen HF-Teil und Signalisierung geschaltet. Die IQ-Signale entstehen durch Wandlung der geräteinternen ZF-Signale. Die ZF-Frequenzen liegen dabei applikationsspezifisch im Bereich 7,68 MHz bis 13,85 MHz. Sind die IQ- und ZF-Schnittstellen nicht erfor- derlich, so können die Sende- und Empfangs-Signale im Bypass-Modus unbeeinflusst von der Schnittstellen-Baugruppe durchgeschleift werden, ohne dass sich die Spezifikationen der Messgeräte verändern. Standards und Anwendungen Vorerst sind für den R&S CMU200 /300 mit der Software V3.10 die Standards GSM/GPRS/EDGE verfügbar und es 12

13 werden IS136-Mobilstationstests sowie die HF-Funktionsgruppe unterstützt. In absehbarer Zukunft folgen Tests nach WCDMA, CDMA und CDMA2000. Fading Bei der Entwicklung oder z.b. für Conformance-Tests an Mobilfunkgeräten ist zur Charakterisierung der Empfängereigenschaften ein Fading-Simulator erforderlich. Sind Messgerät und Messobjekt mit einer Leitung verbunden was einem idealen HF-Kanal gleichkommt so kann der Simulator die unter realen Freifeldbedingungen vorkommenden Fading- Effekte hinzufügen. Rohde&Schwarz hat mit der Option SMIQB14 zum Signalgenerator R&S SMIQ sowie mit dem Basisband- Fading-Simulator ABFS [2] die Vorraussetzung für das Generieren von Fading- Profilen geschaffen (BILD 1 und 2). Zusammen mit den neuen IQ-Schnittstellen für den R&S CMU200 / 300 bzw. sogar zweikanalig für den R&S CRTU-G lässt sich Basisband-Fading preisgünstig realisieren. dafür verschiedene Teams zuständig und die neue Testmöglichkeit über die IQ-Schnittstellen ermöglicht die räumliche und zeitliche Trennung der Entwicklungsarbeiten. BILD 1 Menü im R&S CMU200 für Fading-Anwendungen. IQ-Analysator Werden IQ-Signale auf der Empfangsseite des Testers eingespeist, so kann die Signalanalyse ähnlich wie beim Einspeisen eines HF-Signals erfolgen. Sinnvoll ist hier z.b. die Modulationsanalyse, die ja die Qualität eines IQ-Signals bewertet. Dabei gibt es Analyseresultate wie IQ-Offset oder IQ-Imbalance, die direkt IQ-Signale betreffen oder auch komplexere Bewertungen wie Error Vector Magnitude (EVM) oder bei WCDMA z.b. den Peak Code Domain Error (PCDE). Eine Application Note [3] beschreibt die Anwendung des R&S CMU200 zusammen mit dem Basisband-Fading-Simulator R&S ABFS sowie mit dem Signalgenerator R&S SMIQ. Ähnliches gilt natürlich für den R&S CRTU-G. IQ-Generator Eine weitere wichtige Anwendung ist das Generieren von IQ-Signalen nach den entsprechenden Standards. Der Anwender hat die Möglichkeit, komplexe Signale zu erzeugen, die sogar aus einem realen Signalisierungsablauf stammen können. Die meisten Mobilfunk-Chipsätze bestehen aus einem HF- Chip und einem Basisband-Chip, welche über eine analoge IQ-Schnittstelle kommunizieren. Diese Schnittstelle kann nun verwendet werden, um Zugang zu beiden Chips zu bekommen (BILD 3). Oft sind in der Mobilfunkentwicklung BILD 2 Fading-Test mit dem R&S CMU200 und dem R&S ABFS. BILD 3 Das Messobjekt, z.b. ein HF-Modul, wird mit einem IQ- Signal des Mobilfunktesters angesteuert. Das damit generierte HF-Signal kann anschließend mit dem Tester analysiert werden. PC Win9x/NT/ Win2000 IEC-Bus R&S CMU200 mit Option -B17 R&S CMU200 / 300 /R&S CRTU-G Analyse Generator IQ IQ CH1 RF2 RX-HF TX-HF Leitung Messobjekt HF IQ R&S ABFS IN1 I Group A IN1 Q OUT1 I Group A OUT1 Q Messobjekt 13

14 MOBILFUNK Protokolltester Eine sinnvolle Ergänzung in der Funktionsgruppe WCDMA zu den IQ-Schnittstellen, aber auch unabhängig von ihnen benutzbar, ist der neue Messmodus IQ- Analysator im R&S CMU200, in dem außer der Modula tionsqualität (EVM) auch Konstellations-, Vektor- und Augendiagramme grafisch dargestellt werden (BILD 4 und 5). Damit kann der Anwender außer der quantitativen auch eine qualitative Analyse des Signalverlaufs in der IQ-Ebene durchführen. Fernsteuer-Schnittstelle Natürlich ist es auch möglich, neben den Messergebnissen die Original-IQ- Samples über die Fernsteuerschnittstellen abzufragen. Dadurch ist eine weitergehende Analyse des empfangenen Signals möglich. Beispielsweise kann aus den IQ-Samples eine Häufigkeitsverteilung der Signalleistung (CCDF-Diagramm) berechnet werden. Eine andere Anwendung ist die statistische Auswertung einer Messreihe über einen längeren Zeitraum. Fazit Die neuen IQ- und ZF-Schnittstellen erweitern die Anwendungsbereiche von R&S CMU200 / 300 und R&S CRTU-G speziell für die Entwicklung von Mobilfunkmodulen oder -geräten. Die komplexen Signale verschiedener Mobilfunkstandards lassen sich in der IQ-Ebene generieren und auch auswerten. Eine besonders interessante Anwendung ist das Erzeugen von Fading-Profilen für Mobilfunksignale mit einem Basisband- Fading-Simulator. Gottfried Holzmann Weitere Informationen und Datenblätter unter LITERATUR [1] GSM Protokoll-Analysator R&S CRTU- G Wachablösung: Nach mehr als zehn Jahren ein neues GSM-Referenzsystem. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr. 171, S [2] Basisband-Fadingsimulator R&S ABFS Kosten senken durch Simulation im Basisband. Neues von Rohde&Schwarz (1999) Nr. 163, S [3] 3GPP User Equipment Tests Under Condition of Fading with R&S CMU and R&S SMIQ/ABFS. Application Note 1MAA_54. Kurzdaten der Optionen CMU-B17 bzw. CRTU-B7 Standards GSM, GPRS, EDGE, IS136 ab CMU200 SW V3.10; geplant für CDMA, CDMA2000, WCDMA (3GPP-FDD, UE-Test und BTS-Test) IQ-Schnittstellen jeweils analoge Aus- und Eingänge für den Sendepfad und den Empfangspfad eines CMU-/CRTU-Kanals IQ-Pegel max 0,5 V, Spitze Impedanz 50 Ω IQ-Bandbreite bis 2,5 MHz BILD 4 Konstellationsdiagramm eines WCDMA-Signals. BILD 5 Vektordiagramm eines WCDMA-Signals. 14

15 MOBILFUNK Spektrumanalysatoren Spektrumanalysatoren R&S FSU / R&S FSP Firmware für 3G-Code-Domain- Messungen Dank ihres flexiblen Aufbaus entwickeln sich die Spektrumanalysatoren R&S FSU [1] und R&S FSP [2] zu leistungsfähigen 3G-Signalanalysatoren. Aktuelle Erweiterungen sind der WCDMA-Code-Domain-Analysator für Basisstationen (FS-K72) und Endgeräte (FS-K73) sowie die Code-Domain- Analyse für Basisstationen (FS-K82) für die 3G-Konkurrenz-Technik CDMA2000. Wichtige neue Messungen Die Firmware-Pakete R&S FS-K72/-K73/ -K82 bieten alle wichtigen Sendermessungen in einem Menü und erweitern die Spektrumanalysatoren für Messungen in der Code Domain: Peak Code Domain Error Composite EVM EVM vs Slot Kanaltabelle Rho (nur CDMA2000) Die Tabelle auf Seite 17 (BILD 5) zeigt einen Überblick über die wichtigsten Spezifikationen. CDMA-Signale beurteilen CDMA-Systeme (Code Division Multiple Access) verwenden keine getrennten Frequenzen oder Zeiten wie FDD-(Frequency Division Duplexing) oder TDD- (Time Division Duplexing) Systeme, sondern verschiedene Codes. Die Signale jedes Teilnehmers werden auf derselben Frequenz übertragen. Die Spektrumanalyse allein reicht nicht aus, um die Qualität des übertragenen Signals beurteilen zu können. Für eine detaillierte Analyse der Leistung eines CDMA-Signals muss dieses vorher entspreizt werden und erst dann lässt sich auch die Qualität jedes einzelnen Codes feststellen. Code-Domain-Analyse Die Hauptanwendung der Firmware- Pakete FS-K72/-K73/-K82 ist das Bestimmen der Leistung in der Code Domain für die verschiedenen physikalischen Kanäle. Damit kann z.b. über- 15

16 MOBILFUNK Spektrumanalysatoren BILD 1 Code Power eines CDMA2000-Signals, das in umgekehrter Bitfolge angezeigt wird. prüft werden, ob die Leistungsverhältnisse der einzelnen Kanäle untereinander den Sollwerten entsprechen. Außerdem ist diese Messung ein äußerst wirksames Hilfsmittel für das Erkennen von Verzerrungen wie Clipping oder Intermodulationseffekte. WCDMA und CDMA2000 unterschiedlich, aber ähnlich BILD 2 Beispiel für die Leistungssteuerung eines WCDMA- Basisstationssignals. Der Leistungsunterschied eines Codes (im Code- Domain-Überblick rot markiert) wird gemessen. BILD 3 Messung der Spectrum Emission Mask eines WCDMA- Endgerätes mit automatischer PASS/FAIL-Beurteilung gemäß 3GPP- Spezifikation. Die beiden wichtigsten 3G-Technologien ähneln sich in vielerlei Hinsicht, da beide die CDMA-Basistechnologie nutzen. Unterschiede bestehen jedoch bei Coding, Modulation und Bandbreite. Der CDMA2000-Standard ist abwärtskompatibel mit dem ihm verwandten 2G IS-95, während WCDMA mit keinem anderen 2G-System kompatibel ist. Die Codes für die Kanaleinteilung erfüllen in beiden Systemen die gleichen Grundfunktionen die Teilnehmer in einer Zelle voneinander zu trennen, sind aber unterschiedlich aufgebaut. WCDMA verwendet den OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor), CDMA2000 Walch-Hadamard- Codes. Außerdem handelt es sich bei CDMA2000 um ein synchrones System, das deshalb auch strengsten Timing- Anforderungen gerecht werden muss; WCDMA dagegen ist ein asynchrones System. BILD 4 Auswahl der Bandklasse für CDMA2000-ACLR-Messungen. Neues von Rohde&Schwarz 16 Heft 175 (2002/III)

17 Transmitter measurements on 3GPP equipment and modules with Spectrum Analyzer R&S FSU Adds measurement functions according to the 3GPP specifications for the FDD mode to the R&S FSU analyzer family The R&S FS-K72 option provides the functionality needed for base station testing and the related parameters: Code domain power (code domain analyzer) Code domain power versus time Error vector magnitude (EVM) Peak code domain error Timing offset Featuring a wide dynamic range for adjacent channel power and highprecision RMS power measurements, the R&S FSU is an ideal tool for WCDMA base station transmitter measurements in development and production WCDMA-Basisstationen (R&S FS-K72) WCDMA-Endgeräte (R&S FS-K73) CDMA2000-Basisstationen (R&S FS-K82) Messungen R&S FSU R&S FSP R&S FSU R&S FSP R&S FSU R&S FSP Code-Domain- Power-Messunsicherheit <0,4 db <0,6 db <0,4 db <0,6 db <0,4 db <0,6 db EVM <1,5% <2% <1,5% <2% <1% <1,5% Peak Code Domain Error 50 db 60 db 50 db 60 db 50 db 60 db BILD 5 Wichtige Spezifikationen auf einen Blick. Selbst innerhalb der Systeme bestehen Unterschiede zwischen den Uplinkund Downlink-Signalen. Die Signale eines Mobiltelefons (Uplink) schauen auf einem Spektrumanalysator fast genauso aus wie die Signale einer Basisstation (Downlink), besitzen jedoch völlig anders aufgebaute Code Domains. Automatische Code-Erkennung Die Firmware stellt die Datenraten jedes Codes automatisch fest indem sie alle möglichen Kombinationen durchsucht, sie müssen dem Anwender nicht bekannt sein. Höhere Datenraten in CDMA-Systemen belegen den Großteil der Code Domain. Aufgrund des bei CDMA2000 verwendeten Coding- Schemas wird eine hohe Datenrate über die Code Domain verteilt (Hadamard-Sequenz). Es kann u.u. schwierig sein, die verschiedenen Codes den entsprechenden Nutzern hoher Datenraten zuzuordnen. Wählt man die umgekehrte Bitsortierreihenfolge, so sammelt die Firmware automatisch die Codes der einzelnen Teilnehmer (BILD 1). Ein essentielles Merkmal von CDMA- Systemen ist die Leistungssteuerung. Da alle Teilnehmer dieselbe Frequenz nutzen, können sie sich gegenseitig stören. Um diese Störung auf ein Minimum zu reduzieren, wird die Leis- tung jeder Mobil- und jeder Basisstation ständig geregelt, und zwar bei WCDMA 1500 Mal pro Sekunde, während bei CDMA2000 die Leistungssteuerungsrate 800 Hz beträgt. Mit einem Code-Domain-Analysator kann die Leistung jedes einzelnen Codes in der Code Domain gemessen und die Genauigkeit der Leistungsstufen bestimmt werden. BILD 2 zeigt ein Beispiel eines WCDMA-Basisstationssignals. Adjacent Channel Leakage Power Ratio ACLR ist ein wichtiger Designparameter in CDMA-Systemen. Er beeinflusst die Systemleistung und definiert die Senderlinearität für den Entwickler. Die Spektrumanalysatoren R&S FSU und R&S FSP enthalten Grundeinstellungen für diese Messung. Da CDMA2000-Systeme weltweit in unterschiedlichen Frequenzbereichen eingesetzt werden, definiert der Standard für die verschiedenen Regionen unterschiedliche ACLR-Anforderungen. R&S FS-K82 ermöglicht es, die Bandklasse zu definieren, die Grenzen werden dann entsprechend eingestellt (BILD 4). Der Anwender kann diese Grenzen selbstverständlich ändern oder neue Grenzen festlegen. Spectrum Emission Mask Damit die Systeme nebeneinander bestehen können, definiert der 3GPP- Standard eine Spectrum Emission Mask (BILD 3). Danach muss die Bandbreite der Messung von 30 khz bei 3,5 MHz Trägerabstand in 1 MHz geändert werden. Die üblichen Gaußschen Filter der Spektrumanalysatoren bieten nicht die nötige Selektivität, und der Standard ermöglicht den Einsatz schmalerer Filter. Diese wiederum erhöhen aber die Messzeit. Durch den Einsatz spezieller Kanalfilter können R&S FSP und R&S FSU ein 1 MHz breites Filter anstelle der oft verwendeten 30-kHz-Filter verwenden und die Messung in Rekordzeit durchführen. Multistandard-Plattformen für 3G Mit der Option Applikations-Firmware R&S FS-K5 unterstützen die Spektrumanalysatoren auch GSM und EDGE. Alle Applikationen können gemeinsam installiert werden und ergeben so vielseitige Multistandard-Plattformen. Johan Nilsson Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriffe K72 / K73 / K82) WCDMA 3GPP Application Firmware R&S FS-K72 Datenblatt R&S FS-K72 LITERATUR [1] Spektrumanalysator R&S FSU Beste HF- Werte: High-End-Analysatoren der dritten Generation. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr.171, S [2] Spektrumanalysator R&S FSP Mittelklasse mit High-End-Ambitionen. Neues von Rohde&Schwarz (2000) Nr. 166, S

18 MOBILFUNK Funkmessplätze 43915/1 BILD 1 Praktische und unverzichtbare Helfer: Antennenkoppler R&S CMU-Z10 mit der Schirmhaube R&S CMU-Z11. Antennenkoppler R&S CMU-Z10 / Schirmhaube R&S CMU-Z11 Praktisches und unverzichtbares Zubehör für Tests an Mobiltelefonen Im Service, in Qualitätssicherung und Entwicklung sowie in der Produktion plagt man sich oft mit dem Problem: Für das zu testende Mobiltelefon fehlt das passende Adapterkabel oder es ist gar keine Anschlussmöglichkeit dafür vorhanden. Ein universeller Helfer in solcher Lage ist der Antennenkoppler R&S CMU-Z10, der in Verbindung mit der Schirmhaube R&S CMU-Z11 auch unerwünschte Störeinstrahlungen vom Messobjekt fernhält. Messungen mit hoher Qualität Auch wenn das Funktionsprinzip eines Kopplers recht einfach erscheint, so handelt es sich doch um die Signalübertragung zwischen zwei Punkten mittels Antennen, bei deren Realisierung es viele Anforderungen zu vereinen gilt, denn schließlich sollen mit dem Koppler qualitativ hochwertige Messungen durchgeführt werden. Zunächst muss die vom Mobiltelefon abgestrahlte Leistung mit möglichst wenig Verlust vom Koppler aufgenommen werden, um den Signal/Rausch-Abstand nicht zu verschlechtern. Und das bei Telefonen der unterschiedlichsten Bauarten und Standards (z.b. CDMAone, GSM oder WCDMA), denn welcher Anwender will schon den Testplatz bei jedem neuen Messobjekt umbauen. Im Mittelpunkt stehen somit die Forderungen nach großer Bandbreite, verlustarmer Anpassung und hohem Wirkungsgrad gepaart mit möglichst großer Lageunabhängigkeit des Telefons auf dem Koppler, die für eine hohe Wiederholgenauigkeit der Messungen erforderlich ist. Dämpfungswerte ermitteln Alle diese Bedingungen erfüllt der Antennenkoppler R&S CMU-Z10 bestens (BILD 1). Aufgrund der zum Patent angemeldeten besonderen Bauweise ist sein Koppelfaktor über eine große Fläche nahezu konstant (BILD 2). Trotzdem kann keine Liste mit Dämpfungswerten der verschiedenen Mobiltelefontypen vorgegeben werden. Es muss dem Anwender überlassen bleiben, für die zu testenden Telefone die typischen Werte einmalig zu ermitteln, zu hinterlegen und im Bedarfsfall abzurufen. 18

19 Für das Messen telefonspezifischer Dämpfungswerte verwendet man ein bekannt gutes Telefon, das die Sollparameter am besten einhält. Im Uplink (Sendepfad des Mobiles) fordert man per Signalisierung auf drei unterschiedlichen Kanälen je Band einen Sendepegel an und liest das Ergebnis am angeschlossenen Funkmessplatz ab. Die ermittelte Differenz aus Sende- und Empfangspegel ist als Dämpfung am Messplatz einzustellen. Im Downlink verfährt man umgekehrt. Der Funkmessplatz schickt ein Signal zum Telefon und das vom Mobile zurückgesendete RSSI (Radio Signal Strength Indication) wird am Messplatz wieder ausgelesen. Es zeigt sich, dass für unterschiedliche Modelle und Bauarten verschiedene Ergebnisse ermittelt werden. Notiert man zu den telefonspezifischen Dämpfungen auch noch die exakte Position im Halter, so lassen sich leicht Wiederholgenauigkeiten von <0,5 db erzielen. Vor Einstrahlungen schützen Die zum R&S CMU-Z10 erhältliche Schirmhaube R&S CMU-Z11 schützt das Testobjekt vor Fremdeinstrahlung. Erfahrene Anwender greifen gleich zu dieser Komplettlösung, weil nur diese sicherstellt, dass das angezeigte Messergebnis auch wirklich nur vom Messobjekt stammt und nicht von Störungen überlagert ist. Ein bereits vorhandener Antennenkoppler R&S CMU-Z10 lässt sich aber auch nachträglich mit der Schirmhaube aufrüsten. Die Kombination aus R&S CMU-Z10 und -Z11 lässt sich selbstverständlich auch rein als Schirmkammer verwenden. Dafür gibt es eine HF-Durchführung, mit der das Mobile direkt angeschlossen werden kann, sofern es über eine HF-Buchse verfügt. Zum Auslesen von Daten oder zur Fernsteuerung des Telefons steht eine 15-polige Sub-D-Buchse zur Verfügung. Es empfiehlt sich, für alle Messungen stets das mitgelieferte hochwertige Anschlusskabel zu verwenden. Ein Halter für das bequeme Fixieren des Mobiles ist vormontiert. Sollen größere Module gemessen werden, lässt sich die Grundplatte mit dem Halter durch eine mitgelieferte Grundplatte ohne Halter austauschen. Anwender, die gleichzeitig auch die Bluetooth-Schnittstelle testen wollen, können die optional erhältliche Bluetooth-Antenne R&S CMU-Z12 in den Koppler montieren. Fazit Der Einsatz des universellen Antennenkopplers R&S CMU-Z10 und der Schirmhaube R&S CMU-Z11 spart Zeit und Geld, weil das Suchen nach passenden Kabeln und Adaptern entfällt und man schnell reproduzierbare Resultate erzielt. Mehrfache Prüfdurchgänge und Nachmessungen können entfallen, da die Schirmhaube Störeinstrahlung effizient fernhält und die vom Telefon abgestrahlte Leistung verlustarm vom Koppler aufgenommen wird. Gerhard Götz Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff CMU-Z10) Relative Leistung [db] Relative 0 Leistung [db] X-Verschiebung [cm] Y-Verschiebung [cm] X-Verschiebung [cm] 2 5 Y-Verschiebung [cm] BILD 2 Leistungsmessung bei verschiedenen Positionen des Antennenkopplers R&S CMU-Z10 (ohne R&S CMU-Z11): links GSM900, rechts: GSM

20 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Spektrumanalysatoren 43888/12 BILD 1 Der R&S FSH3 ist als portabler, robuster, im Feld einsetzbarer Spektrumanalysator konzipiert. Signale schnell, kostengünstig und mit hoher Genauigkeit charakterisieren: Das sind die Stärken des R&S FSH3. Handheld Spectrum Analyzer R&S FSH3 Die neue Mobilität in der Spektrumanalyse Bei Neuinstallation oder Wartung von Mobilfunkbasisstationen, Vorort- Untersuchung von Fehlerstellen in HF- Kabeln oder tausendundeiner Anwendung in Service und Entwicklung. Universalmessgerät für HF-Techniker Die Erfahrungen bei der konsequenten Digitalisierung der High-end- und General-purpose-Spektrumanalysatoren R&S FSU [1] und R&S FSP [2] und die Integration der zahlreichen komplexen Funktionen in dezidierte integrierte Schaltungen ermöglichten die Entwicklung des Handheld Spectrum Analyzer R&S FSH3 (BILD 1 bis 3). Er überzeugt mit Eigenschaften und Funktionen, die üblicherweise nur bei Tischgeräten erwartet werden. Sein geringes Gewicht, das robuste Design, die lange Betriebszeit pro Akku ladung und die zahlreichen Messfunktionen machen ihn zu einem 20

21 43888/6 Vielfach-HF-Messgerät für einfachere Laboranwendungen, für den Service und den Einsatz vor Ort im Feld. Der R&S FSH3 ist in zwei Versionen verfügbar: als reiner Spektrumanalysator für 100 khz bis 3 GHz und als Spektrumanalysator mit Mitlaufgenerator für die skalare Netzwerkanalyse Weitere Ergänzungen verwandeln ihn in einen Leistungsmesser oder in einen Kabelanalysator. Der R&S FSH3 findet mit dem gesamten Zubehör in einer Trage tasche Platz. Damit sind die wichtigsten Funktionen für die tägliche Arbeit eines HF-Technikers kompakt und mobil verfügbar. Anspruchsvolles Innenleben hoch integriert Mit dem R&S FSH3 realisierte Rohde& Schwarz einen hochwertigen Spektrumanalysator in Handheld-Format, der sich durch geringes Gewicht, niedrige Leistungsaufnahme für lange Akkubetriebszeit, gute HF-Performance und eine einfache, auch für Nicht-Spezialisten geeignete Bedienung auszeichnet. Diese Eigenschaften waren nur möglich durch eine konsequente, sehr hohe Integration sowohl beim analogen HF-Teil als auch bei den Auswerteschaltungen und beim Prozessor. Damit er auch unter rauen Umgebungsbedingungen, zum Beispiel beim Vor- Ort-Service im Freien, einwandfrei funk- BILD 3 Anschlüsse im Tragegriff v.l.n.r.: Netzteil-Anschluss, Generator-Ausgang, Anschluss Leistungsmesskopf, Trigger-Eingang, HF-Eingang /11 BILD 2 Für einen optimalen Ablesewinkel kann der R&S FSH3 mit der ausklappbaren Stütze auf den Arbeitstisch gestellt werden. tioniert, ist der R&S FSH3 in einem robusten Gehäuse untergebracht, das zum Schutz vor Umgebungseinflüssen keine Öffnungen für die Luftzufuhr hat. Trotz der ernormen Funktionsvielfalt dieses Winzlings konnte die Leistungsaufnahme auf max. 7 W begrenzt werden, damit auch bei 50 C maximaler Umgebungstemperatur keine unzulässige Übertemperatur im Geräte-Inneren auftritt. Diesem geringen Leistungsverbrauch verdankt er auch die lange Betriebszeit von bis zu 4 h mit nur einer Akkuladung. Sie lässt sich mit der sog. Power-Down-Funktion verlängern, die dafür sorgt, dass sich das Gerät wahlweise fünf oder dreißig Minuten nach der letzten Bedienung automatisch abschaltet und sich nach dem Wiedereinschalten mit den zuletzt gewählten Einstellungen präsentiert. Sollte die Akkuladung für einen Arbeitstag einmal nicht reichen, so lässt sich der R&S FSH3 an der Buchse für den Zigarettenanzünder im Auto aufladen. Der Schlüssel für die kompakte Bauweise und die geringe Leistungsaufnahme sind sechs verschiedene R&Sspezifische, hochintegrierte Schaltungen (ASIC). Zwei Synthesizerbausteine, ein Vorteiler und ein Teiler für gebrochene Teilerfaktoren sind für die Frequenzaufbereitung des ersten Umsetz oszillators 21