Ilmarajapinnan yli suoritettavat mittaukset, toleranssit ja useiden radioiden yhteistoiminnallisuus 5G mmWave radioratkaisussa

Tässä opinnäytetyössä, kirjoittaja on tutkinut, kuinka voidaan rakentaa konseptitodistuslaite 5G millimetriaaltoradiosta ja analysoida sen suorituskykyä oletettavissa olevien tuote- ja toleranssivaatimusten suhteen ilman käytössä olevia standardivaatimuksia. Työssä havaittiin, että järjestelmätason konseptiradioyksikön kehittäminen noudattaa hyvin teollista tuotekehitysprosessia. 5G millimetriradio testaus tehdään standardeihin perustuen ilmarajapinnan yli, ja kirjoittaja kehitti uusia mittausmenetelmiä 5G millimetriradion testaamiseen.

Ilmarajan ylitse tehty virhevektorin mittaus mahdollistaa testauksen kommunikointisignaalin avulla ilman erityistä laitteen testitilaa. Lisäksi, millimetritaajuuksien käyttö mahdollistaa uusia ilmarajapintamittauksia, joita voidaan suorittaa RF laboratorio- tai toimistoympäristöissä lyhyiden aallonpituuksien takia. Esimerkkinä kohinalukumittaus vaiheistetulle ryhmävastaanottimelle on demonstroitu käyttäen virhevektorimittausta ilmarajapinnan ylitse ilman kallista kohinageneraattoria. Lähettimessä ja vastaanottimessa on käytetty vahvistuksen säätöä, jotta mittausetäisyyttä on voitu lyhentää eri käyttötilanteissa. Tämä mahdollistaa 5G-millimetritaajuisen linkkiyhteyden mittaamisen ja solun kattaman alueen arvioinnin säteenohjauksen kanssa ilman ulkona tehtäviä pitkän kantaman mittauksia.

Suuremmat 5G-millimetritaajuudet haastavat tietoliikennetuotteiden nykyiset valmistusmenetelmät, koska signaalin aallonpituus on lyhyempi ja absoluuttiset valmistustoleranssit ovat suurempia korkeammilla taajuuksilla. Radioparametrien todennäköisyysjakauman muotoja tarvitaan laatutason estimointia varten, ja työssä osoitettiin, että antennin sisääntulo impedanssisovitus noudattaa log-normaalijakaumaa dB-asteikolla. Tuotteiden ja mittalaitteistojen kalibrointi ei poista mittausten uusittavuus- ja toistettavuusongelmaa. Työssä havaittiin, että 5G millimetritaajuisen signaalitehon mittauksen toistettavuuden keskihajontayksikkö oli samassa suuruusluokassa suoritettuna ilmarajapinnan ylitse toimisto- tai RF-laboratorioympäristössä kuin nykyisten 4G-mittausten epätarkkuus suoritettuna radiotaajuusmittauskammiossa.