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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der
italienischen Patentanmeldung Nr. 102017000151175 , eingereicht am 29.12.2017, deren gesamter Offenbarungsgehalt hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum Testen eines Telekommunikationsnetzes und ein Verfahren zum Testen eines Telekommunikationsnetzes.
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STAND DER TECHNIK
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Bekanntermaßen hat die Telekommunikationsbranche in den letzten Jahren die Implementierung von 4G LTE(Long-Term Evolution)-Netzen verbessert, um die Kapazität der Datenübertragung durch Betrieb an verschiedenen Fronten zu erhöhen, insbesondere durch Verbesserung der spektralen Effizienz, Installation einer größeren Anzahl von Funkbasisstationen (BTS, Base Transceiver Stations bzw. Basissendeempfängerstationen) und Ausnutzung der Aggregation einer Anzahl von Trägem, selbst auf verschiedenen Bändern. Obwohl viele Verbesserungen erzielt wurden - wie die Erhöhung der MIMO(Multiple Input Multiple Output)-Ordnung, eine Modulation höherer Ordnung, heterogene Netze (HetNets), eine massive Trägeraggregation (CA) und ein Coordinated Multipoint (CoMP) - hat jedoch keines davon eine zusätzliche Datenverkehrs- bzw. Übertragungskapazität bereitgestellt, die ausreicht, um die in den kommenden Jahren vom 5G-System benötigten Leistungen aufrechtzuerhalten.
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Einige innovative und effektive Lösungen zum Schaffen von 5G-Kommunikationssystemen sehen die Nutzung sehr hoher Frequenzen vor, die normalerweise nicht ausreichend genutzt werden bzw. nicht ausgelastet sind, z. B. die Bänder mit Millimeterwellenlänge (mmW, Millimeterwelle). Diese Frequenzen werden hauptsächlich für Punkt-zu-Punkt-Direktverbindungen mit Antennen mit hoher Richtwirkung und hoher Verstärkung genutzt, und zwar aufgrund der hohen Ausbreitungsverluste, der Probleme, die durch das Vorhandensein von Hindernissen entlang des direkten Pfades entstehen, und des Fehlens von Verfügbarkeit von Komponenten zu geringen Kosten.
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Die derzeit vielversprechendsten Lösungen sehen jedoch die Verbesserung der Übertragungskapazität durch die Nutzung von Raumteilungszugriffsverfahren in Kombination mit Zeitteilungszugriffsverfahren vor. Zu diesem Zweck können sogenannte Strahlformungstechniken verwendet werden. Strahlformungstechniken basieren auf der Verwendung von Antennenarrays, die ein und dasselbe Signal von verschiedenen Punkten übertragen. Die Phase des von jeder Antenne übertragenen Signals wird so gesteuert, dass konstruktive Interferenzen in ausgewählten Richtungen und destruktive Interferenzen anderswo erzeugt werden. In der Praxis ist es durch die Strahlformungstechniken möglich, die übertragenen Strahlen so zu formen, dass ihre Richtwirkung verbessert wird, wodurch es einer Funkbasisstation ermöglicht wird, gleichzeitig mit verschiedenen Endgeräten auf denselben Frequenzbändern, jedoch auf unterschiedlichen Bereichen der bedienten Zelle zu kommunizieren.
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Wenn jedoch einerseits die Übertragungskapazität im Prinzip erhöht wird, entstehen andererseits neue Probleme hinsichtlich der Verwaltung des Datenverkehrs und der Überprüfung, ob die Verbindungen korrekt sind. Insbesondere angesichts der Komplexität der Operationen und der Latenzen, die aufgrund des enormen, zu verwaltenden Datenverkehrs- bzw. Übertragungsaufkommens akzeptiert werden müssen, gibt es konkrete Möglichkeiten, dass Fehler bei der Auswahl und bei der Verwendung der zu verwendenden Richtungen auftreten. Mit anderen Worten kann es vorkommen, dass die Prozeduren zum Vereinbaren der Verwendung eines Strahls (d.h. im Grunde einer Richtung) zwischen einer Funkbasisstation und einem mobilen Endgerät fehlschlagen. In anderen Situationen folgt die Übertragung der Funkbasisstation möglicherweise nicht dem Ergebnis der obigen Prozeduren, d.h. Strahlen, die sich von den vereinbarten unterscheiden, können verwendet werden, oder die Zeitfenster für die Verwendung der ausgewählten Strahlen können nicht eingehalten werden. In all diesen Fällen kann die Kommunikation zwischen der Funkbasisstation und dem mobilen Endgerät behindert oder in jedem Fall ineffizient gemacht werden.
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Es wäre daher erforderlich, Tools zur Verfügung zu haben, die in der Testphase die Erkennung von Fehlern bei der Zuordnung und bei der Verwendung von Übertragungsstrahlen durch die Systeme zur Steuerung bzw. Regelung und Verwaltung der Funkbasisstationen ermöglichen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Testvorrichtung zum Testen eines Telekommunikationsnetzes und ein Verfahren zum Testen eines Telekommunikationsnetzes bereitzustellen, die es ermöglichen, die beschriebenen Einschränkungen zu überwinden oder zumindest abzuschwächen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Testvorrichtung zum Testen eines Telekommunikationsnetzes und ein Verfahren zum Testen eines Telekommunikationsnetzes bereitgestellt, wie sie in Anspruch 1 bzw. 10 definiert sind.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die einige nicht einschränkende Beispiele der Ausführungsform davon darstellen, in denen:
- - 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Mobiltelekommunikationsnetzes ist;
- - 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung des Mobiltelekommunikationsnetzes von 1 ist;
- - 3 schematisch einen Knoten des Netzes von 1 mit Strahlformungskapazität darstellt;
- - 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Testvorrichtung für ein Telekommunikationsnetz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die in dem Mobiltelekommunikationsnetzvon 1 verwendet werden kann;
- - 5 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb der Testvorrichtung von 4 darstellt;
- - 6 ein Graph ist, der Quantitäten darstellt, die von dem Mobiltelekommunikationsnetz von 1 verwendet werden;
- - 7 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Testvorrichtung für ein Telekommunikationsnetz gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die in dem Mobiltelekommunikationsnetz von 1 verwendet werden kann;
- - 8 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb der Testvorrichtung von 7 darstellt;
- - 9 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Testvorrichtung für ein Telekommunikationsnetz gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die in dem Mobiltelekommunikationsnetz von 1 verwendet werden kann;
- - 10 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb der Testvorrichtung von 9 darstellt; und
- - 11 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Testvorrichtung für ein Telekommunikationsnetz gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dem Mobiltelekommunikationsnetz von 1 verwendet werden kann.
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BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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1 zeigt auf vereinfachte Weise ein Telekommunikationsnetz bzw. -netzwerk 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Telekommunikationsnetz 1 ist ein FDMA(Frequency-Division Multiple Access)-Mobiltelekommunikationsnetz oder ein TDMA(Time-Division Multiple Access)-Mobiltelekommunikationsnetz. In einer Ausführungsform ist das Telekommunikationsnetz 1 beispielsweise ein Netz, das auf OFDM(Orthogonal-Frequency-Division Multiplexing)-Technologie oder SC-FDMA(Single-Carrier-Frequency-Division Multiple Access)-Technologie basiert, insbesondere ein LTE oder 5G New Radio Network, oder Entwicklungen davon. Das Telekommunikationsnetz 1 umfasst ein Netzsubsystem 2, eine Mehrzahl von Funkbasisstationen oder eNodeBs 3 und eine Mehrzahl von mobilen Endgeräten bzw. -terminals 4. Hier und im Folgenden meinen wir mit „Mobiltelekommunikationssystem“ ein Telekommunikationssystem, in dem zumindest eine Kopplung zwischen den mobilen Endgeräten und einer Netzinfrastruktur durch eine Hochfrequenzverbindung bereitgestellt wird.
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In dem hier beschriebenen Beispiel ist die Netzinfrastruktur, mit der die mobilen Endgeräte 4 verbunden werden können, durch das Netzsubsystem 2 und durch die eNodeBs 3 definiert, die permanent mit dem Netzsubsystem 2 verbunden sind. Insbesondere können die mobilen Endgeräte 4 eine Verbindung durch einen der eNodeBs 3 aktivieren, die so ausgewählt sind, dass sie eine(n) Signalübertragung und -empfang gemäß durch den implementierten Standard festgelegten Modalitäten optimieren. 1 zeigt zudem eine Testvorrichtung 5, die mit zumindest einem der eNodeBs 3 verbunden ist, um eine Testung der Funktionalität des Telekommunikationssystems 1 oder eines Teils davon durchzuführen.
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Zumindest einige der eNodeBs 3 sind konfiguriert, beim Senden und Empfangen Strahlformungstechniken zu verwenden. Wie beispielhaft in 2 dargestellt, umfasst ein eNodeB 3, der Strahlformung verwendet, ein Array von Antennen 7 und eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung 8, die die jeweiligen Gewichte W berechnet und auf die Antennen 7 anwendet. Die Gewichte W definieren beim Senden die Phasenverzögerungen, mit denen die jeweiligen Antennen 7 ein und dasselbe Signal senden, oder beim Empfang die Verzögerungen der Abtastzeitpunkte der von den jeweiligen Antennen 7 empfangenen Signale. Die Gewichte W werden so gewählt, dass konstruktive Interferenzen in gegebenen Sende- und Empfangsrichtungen sowie destruktive Interferenzen anderswo erzeugt werden. Durch Variieren der Gewichte W kann die Steuer- bzw. Regelvorrichtung 8 die Sende- und Empfangsrichtung des Arrays von Antennen 7 willkürlich modifizieren. In der Praxis ist es durch Strahlformungstechniken möglich, die Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN zu formen (3), um deren Richtwirkung zu verbessern, was eine gleichzeitige Kommunikation zwischen einem eNodeB 3 und verschiedenen Endgeräten auf denselben Frequenzbändern, jedoch auf unterschiedlichen Bereichen der bedienten Zelle ermöglicht. Jeder Kommunikationsstrahl B ist durch eine jeweilige Senderichtung D1, D2, ..., DN identifiziert.
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4 zeigt detaillierter die Testvorrichtung 5, die in Kommunikation mit einem eNodeB 3 mit Kapazität zur Verwendung der Strahlformungstechnik gekoppelt ist. In der Ausführungsform von 4 wird die Kommunikation zwischen der Testvorrichtung 5 und dem eNodeB 3 im Basisband hergestellt, beispielsweise durch eine Kommunikationsschnittstelle, die eine Basisbandverbindung über eine optische Faser 6 umfasst.
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Die Testvorrichtung 5 ermöglicht die Simulation einer Population von mobilen Endgeräten, die in Kommunikation mit dem zu testenden eNodeB 3 gekoppelt sind. In einer Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung 5 einen Multiuser- bzw. Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10, eine Protokollsimulationseinheit 11, eine Physikalische-Schicht-Simulationseinheit 12, eine Simulationssteuer- bzw. -regeleinheit 13 und eine Strahlformungstesteinheit 15. Die Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10 erzeugt simulierten Datenverkehr, der einer Population von simulierten mobilen Endgeräten entspricht. Der generierte Datenerkehr simuliert Datenverkehr in Form von Sprach-, Daten- und Videoinhalten, die von einer Population realer mobiler Endgeräte gesendet und empfangen werden können, die mit dem zu testenden eNodeB 3 verbunden sind.
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Die Protokollsimulationseinheit 11 ist dahingehend programmierbar und konfiguriert, eine Mehrzahl von Zustandsmaschinen zu erzeugen, die spezifische Protokollstapel für einen gegebenen Mobiltelekommunikationsstandard implementieren, der in dem Telekommunikationssystem 1 verwendet wird, beispielsweise einen LTE- oder 5G-Standard. Genauer gesagt ist ein Protokollstapel durch einen Satz von Zustandsmaschinen definiert, die jeweilige Protokollschichten implementieren. Die Protokollsimulationseinheit 11 ist konfiguriert, so viele verschiedene Protokollstapelinstanzen 17 zu implementieren wie mobile Endgeräte von der Testvorrichtung 5 simuliert werden. Zusätzlich ist die Protokollsimulationseinheit 11 konfiguriert, eine oder mehrere Instanzen von Protokollstapeln 17 für verschiedene Telekommunikationsstandards zu implementieren. Auf diese Weise kann die Protokollsimulationseinheit 11 das Verhalten verschiedener mobiler Endgeräte simulieren, die auf ein und demselben Standard oder auf verschiedenen Standards basieren und mit einem Teil des zu testenden Telekommunikationssystems 1 verbunden sind. Jede erzeugte Protokollstapelinstanz 17 umfasst eine MAC(Medium-Access Control)-Schicht, eine RLC(Radio-Link Control)-Schicht und eine PDCP(Packet-Data Control Protocol)-Schicht.
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Die Physikalische-Schicht-Simulationseinheit 12 ist konfiguriert, eine Mehrzahl von SDR(Software-Defined Radio)-Modulen 18 zu definieren, die:
- - die Umwandlung des von dem Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10 erzeugten Bitstroms in Symbole gemäß dem verwendeten Modulationsschema (zum Beispiel BPSK, 16QAM, 64QAM) durchführen; und
- - basierend auf der zu übertragenden Symbolsequenzen eine Amplituden- und Phasenmodulation von Subträgern durchführen, die den simulierten mobilen Endgeräten zugeordnet bzw. mit diesen verknüpft sind.
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In einer Ausführungsform kann die Physikalische-Schicht-Simulationseinheit 12 konfiguriert sein, eine gegenseitige Interferenz zwischen der Population simulierter mobiler Endgeräte zu simulieren.
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Die Simulationssteuer- bzw. -regeleinheit 13 hat direkten Zugriff auf die O&M-(Operation & Maintenance)-Steuer- bzw. Regelsignale, die sie für die Funktionsprüfungen an den einzelnen simulierten mobilen Endgeräten verwendet, insbesondere in Bezug auf die Richtigkeit und Kongruenz bei der Verwendung der Funkressourcen.
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Die Strahlformungstesteinheit 15 prüft, ob die Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN korrekt verwendet werden. Insbesondere extrahiert die Strahlformungstesteinheit 15 Informationen über die Verwaltung der Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN durch die O&M-Steuer- bzw. Regelsignale und empfängt Kommunikationskanalqualitätsignale von den Protokollstapelinstanzen 17, die den simulierten mobilen Endgeräten zugeordnet bzw. mit diesen verknüpft sind. Die von der Strahlformungstesteinheit 15 empfangenen Informationen werden verwendet, um die Kongruenz der Kommunikationseinstellungen der simulierten mobilen Endgeräte und des eNodeB 3 in Bezug auf die Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN zu prüfen, d.h. um zu prüfen, ob die effektiv verwendeten Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN den ausgehandelten Kommunikationseinstellungen entsprechen.
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In einer Ausführungsform führt die Strahlformungstesteinheit 15 eine aktive Prüfung gemäß dem nachstehend mit Bezug auf 5 beschriebenen Verfahren durch.
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Die in der Testvorrichtung 5 instanziierten simulierten mobilen Endgeräte erzeugen und senden jeweilige Kommunikationskanalqualitätssignale, beispielsweise simulierte Messsignale RSRPS (wobei RSRP für „Reference-Signal Received Power“ bzw. „Referenzsignal-Empfangsleistung“ und S für „Simuliert“ steht) für jeden Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN (Block 100). Im Allgemeinen sind Kommunikationskanalqualitätssignale Signale, die in jedem Kommunikationsstandard definiert sind und einen Hinweis auf die Qualität der Verbindung zwischen einem mobilen Endgerät und einem eNodeB liefern. Im Folgenden wird konstant auf reale oder simulierte RSRP(Reference-Signal Received Power)-Signale Bezug genommen, ohne dass dies jedoch eine Einschränkung impliziert. Beispielsweise können als Alternative zu den RSRP-Signalen Indikatoren wie CSI (Channel State Information bzw. Kanalzustandsinformationen) verwendet werden. In der drahtlosen Kommunikation beschreibt der Indikator CSI, wie sich ein Signal vom Sender zum Empfänger ausbreitet, und repräsentiert den kombinierten Effekt, beispielsweise Streuung, Fading bzw. Schwund und Leistungsabfall mit der Entfernung. Das Verfahren zum Bestimmen des CSI-Indikators wird auch als „Kanalschätzung“ bezeichnet. Der CSI-Index ermöglicht die Anpassung der Übertragungen an die aktuellen Kanalbedingungen, wobei dies von grundlegender Bedeutung ist, um eine zuverlässige Kommunikation mit hohen Datenübertragungsraten in Mehrantennensystemen zu erhalten. Ein RSRP-Signal wird von einem realen mobilen Endgerät erzeugt und liefert einen Hinweis auf das von dem mobilen Endgerät empfangene Leistungssignal und folglich der Empfangsqualität. Die RSRP-Signale können Vektoren N von Messwerten sein, einer für jeden Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN. Die Messung der Empfangsleistung erfolgt an einem Referenzsignal. Genauer gesagt ist in dem Fall, in dem der eNodeB 3 Strahlformungskapazität aufweist, jedem Kommunikationsstrahl B1, B2, ... BN ein jeweiliges Strahlreferenzsignal BRS1, BRS2, ..., BRSN zugeordnet, das periodisch durch den eNodeB 3 übertragen wird, und zwar mit einer zugewiesenen und festen Position in der Zeit-Frequenz-Rahmenstruktur, d.h. in einem jeweiligen Ressourcenblock, der durch ein jeweiliges dediziertes Zeitintervall, das zyklisch wiederholt wird, und durch ein jeweiliges dediziertes Band zugewiesen und definiert ist. Mit anderen Worten werden mit Bezug auf 6 die Strahlreferenzsignale BRS1, BRS2, ..., BRSN periodisch übertragen und durch die Kombination des jeweiligen Zeitintervalls in der Periode und durch das jeweilige Frequenzband identifiziert, die absichtlich reserviert sind. Die Identifizierung des Kommunikationsstrahls B1, B2, ..., BN, dem jedes Strahlreferenzsignal BRS1, BRS2, ..., BRSN zugeordnet ist, kann auf der Kombination des Zeitintervalls in der Periode und des jeweiligen Frequenzsubbands basieren, ohne dass eine Kennung übertragen werden muss (implizite Identifizierung der Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN). In alternativen Ausführungsformen kann jedoch anstelle oder zusätzlich zu der Kombination des Zeitintervalls in der Periode und im Subband eine Kennung verwendet werden (explizite Identifizierung der Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN).
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Jeder Messwert der Signale RSRP repräsentiert die Leistung eines jeweiligen Strahlreferenzsignals BRS1, BRS2, ..., BRSN, das an dem mobilen Endgerät detektierbar ist und einem jeweiligen Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN entspricht. In dem beschriebenen Beispiel sind die simulierten Messsignale RSRPS Signale mit fiktiven Werten und entsprechen simulierten Messungen, die von der Testvorrichtung 5 erzeugt werden.
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Die simulierten Messsignale RSRPS werden codiert und durch Funkressourcenverwaltungsnachrichten an den eNodeB 3 gesendet. Der Einfachheit halber wird im Folgenden weiterhin ausschließlich auf die simulierten Messsignale RSRPS Bezug genommen. Es versteht sich jedoch, dass bei der Übertragung durch jedes (reale oder simulierte) mobile Endgerät an den eNodeB die Informationen, die den simulierten Messsignalen RSRPS entsprechen, von Funkressourcenverwaltungsnachrichten getragen werden und dass der eNodeB diese Informationen aus den empfangenen Funkressourcenverwaltungsnachrichten extrahiert. Der eNodeB 3 weist jedem simulierten mobilen Endgerät einen jeweiligen Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN auf Basis der Messwerte der jeweiligen simulierten Messsignale RSRPS zu (Block 110). Genauer gesagt wählt der eNodeB 3 für jedes simulierte Messsignal RSRPS aus denjenigen, die von den simulierten mobilen Endgeräten übertragen werden, einen Messwert auf Basis eines Auswahlmechanismus des verwendeten Kommunikationsstandards aus (zum Beispiel den Messwert, der die maximal empfangene Signalleistung angibt) und weist dem sendenden simulierten mobilen Endgerät den entsprechenden Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN zu. Somit wird die günstigste Kommunikationsrichtung D1, D2, ..., DN für jedes simulierte mobile Endgerät ausgewählt.
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Der eNodeB 3 startet die Übertragung unter Verwendung der Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN, die für die verschiedenen simulierten mobilen Endgeräte ausgewählt wurden (Block 120).
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Die Auswahl der Kommunikationsrichtung kann jedoch aus verschiedenen Gründen fehlschlagen, die mit Problemen oder Fehlern in der Software des eNodeB 3 verbunden sind, die durch Ereignisse und Bedingungen wie der Größe der Population mobiler Endgeräte in der von dem eNodeB 3 bedienten Zelle, den Latenzen, der Störung auf dem Übertragungskanal und der Interferenz zwischen mobilen Endgeräten ausgelöst werden können. In diesen Fällen entsprechen die ausgewählten Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN möglicherweise nicht den optimalen RSRP-Signalen, die von den mobilen Endgeräten übertragen werden.
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Nachdem der eNodeB 3 mit der Übertragung auf den ausgewählten Strahlen begonnen hat, stellt die Testvorrichtung 5 weiterhin die simulierten Messsignale RSRPS für den aktiven Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN jedes simulierten mobilen Endgeräts bereit, und der eNodeB 3 verwendet die empfangenen simulierten Messsignale RSRPS zur Strahlverfolgung (Block 130).
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Die Simulationssteuer- bzw. -regeleinheit 13 und die Strahlformungstesteinheit 15 empfangen von dem eNodeB 3 die O&M-Steuer- bzw. -Regelsignale zwischen der BBU (Base-Band Unit) und dem RRH (Remote Radio Head) des eNodeB 3 und extrahieren Informationen, die die Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN identifizieren, die effektiv für jedes simulierte mobile Endgerät verwendet werden (Block 140).
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Die Strahlformungstesteinheit 15 verwendet die O&M-Steuer- bzw. -Regelsignale zwischen der BBU und dem RRH des eNodeB 3 um zu prüfen, ob die Übertragungseinstellungen des eNodeB 3 hinsichtlich der Auswahl des Kommunikationsstrahls B1, B2, ..., BN mit den aktuellen Kommunikationseinstellungen der simulierten mobilen Endgeräte im Einklang stehen bzw. konsistent sind (Block 150). In der Praxis prüft die Strahlformungstesteinheit 15, ob die von dem eNodeB 3 getroffene Auswahl mit dem erwarteten Ergebnis auf Basis des Auswahlmechanismus des verwendeten Kommunikationsstandards und den bereitgestellten simulierten Messsignalen RSRPS übereinstimmend ist (beispielsweise auf Basis des Messwerts, der in den simulierten Messsignalen RSRPS den Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN mit der besten Empfangsqualität angibt).
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung (in 7 dargestellt) ist die hier mit der Nummer 25 bezeichnete Testvorrichtung so konfiguriert, dass sie den ordnungsgemäßen Betrieb des eNodeB 3 hinsichtlich der Strahlformungsfunktionalität während der Kommunikation mit einem realen mobilen Endgerät bzw. -terminal 26 in einer bekannten Position prüft und im Empfangsmodus arbeitet.
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Die Testvorrichtung 25 weist eine Struktur ähnlich der bereits beschriebenen Testvorrichtung 5 auf und umfasst die Protokollsimulationseinheit 11, die Physikalische-Schicht-Simulationseinheit 12, die Simulationssteuer- bzw. -regeleinheit 13 und die Strahlformungstesteinheit 15. Darüber hinaus umfasst die Testvorrichtung 25 eine Verfolgungseinheit 30 anstelle des Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerators 10 oder zusätzlich zu diesem. Auch in diesem Fall ist die Testvorrichtung 25 durch eine Basisbandverbindung über die optische Faser 6 mit dem eNodeB 3 verbunden. Anstatt jedoch simulierten Datenverkehr zu verwenden, verwendet die Vorrichtung realen Datenverkehr, der zwischen dem eNodeB 3 und einem realen mobilen Endgerät gesendet und empfangen wird 26 (oder mehr als einem), die über eine Funkverbindung kommunizieren.
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Dank der von der Protokollsimulationseinheit 11 durchgeführten Decodierung speichert die Verfolgungseinheit 30 die durchgeführten Messungen, insbesondere von dem realen mobilen Endgerät 26 gesendete reale Messsignale RSRPR, und die Informationen, die die Kommunikationsstrahlen B1, B2, ... BN identifizieren, die bzw. das aus den O&M-Steuer- bzw. -Regelsignalen des eNodeB 3 gezogen werden bzw. wird, die die Strahlformungsfunktionalität betreffen. In diesem Fall werden die realen Messsignale RSRPR während des Strahlerfassungsvorgangs erzeugt, der effektiv von dem realen mobilen Endgerät 26 ausgeführt wird. Das Überprüfen, ob die Zuweisung und Verwendung der Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN durch den eNodeB 3 korrekt ist, erfolgt durch die Strahlformungstesteinheit 15 auf Basis des Auswahlmechanismus des verwendeten Kommunikationsstandards und der realen Messsignale RSRPR (beispielsweise auf Basis des Messwerts, der bei den realen Messsignalen RSRPR den Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN mit der besten Empfangsqualität angibt).
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Im Detail (8) führt das reale mobile Endgerät 26 die Strahlerfassungsprozedur aus und liefert die realen Messsignale RSRPR entsprechend den empfangenen Strahlreferenzsignalen BRS1, BRS2, ..., BRSN (Block 200). In diesem Schritt speichert die Verfolgungseinheit 30 die empfangenen realen Messsignale RSRPR und die O&M-Steuer- bzw. -Regelsignale des eNodeB 3, die die Strahlformungsfunktionalität betreffen.
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Als nächstes (Block 210) weist der eNodeB 3 dem realen mobilen Endgerät 26 einen jeweiligen Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN auf Basis der Messwerte der empfangenen realen Messsignale RSRPR zu.
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Der eNodeB 3 beginnt dann mit dem Senden unter Verwendung des Kommunikationsstrahls B1, B2, ..., BN, der dem realen mobilen Endgerät 26 (Block 220) zugewiesen ist.
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Nachdem der eNodeB 3 mit der Übertragung über den ausgewählten Strahl begonnen hat, speichert die Verfolgungseinheit 30 weiterhin die realen Messsignale RSPRR, die das reale mobile Endgerät 26 sendet (Block 230), und die Strahlformungstesteinheit 15 prüft durch die O&M-Steuer- bzw. -Regelsignale, dass der von dem eNodeB 3 effektiv verwendete Strahl mit den realen Messsignalen RSRPS des realen mobilen Endgeräts 26 (Block 240) im Einklang steht bzw. konsistent ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, auf die in 9 und 10 Bezug genommen wird, ist die Testvorrichtung, hier mit der Nummer 50 bezeichnet, in Hochfrequenz mit dem eNodeB 3 gekoppelt und führt insbesondere Nahfeldmessungen durch Antennen durch. Mit „Nahfeld“ ist hier und im Folgenden ein Entfernungsbereich von der Emitterquelle gemeint, der von 0 bis 2D2/λ, reicht, wobei D die maximale Antennenapertur und 1 die Strahlungswellenlänge ist. Der Entfernungsbereich über 2D2/λ ist als „Fernfeld“ definiert.
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Die Testvorrichtung 50 umfasst den Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10, die Protokollsimulationseinheit 11, die Physikalische-Schicht-Simulationseinheit 12, die Simulationssteuer- bzw. -regeleinheit 13 und die Strahlformungstesteinheit 15, im Wesentlichen wie bereits mit Bezug auf 1 beschrieben. Darüber hinaus ist die Testvorrichtung 50 mit einer HF-Kommunikationsschnittstelle 51 versehen, an die die Testvorrichtung 50 selbst in Kommunikation mit den Antennen 7 des eNodeB 3 gekoppelt ist. Der Einfachheit halber zeigt 9 nur eine RF- bzw. HF-Kommunikationsschnittstelle 51. Dies darf jedoch nicht als einschränkend angesehen werden, da in einem MIMO(Multiple Input Multiple Output)-System die Testvorrichtung eine Mehrzahl von HF-Kommunikationsschnittstellen umfassen kann, die beispielsweise gemäß der Ordnung des MIMO-Systems selbst im Wesentlichen miteinander identisch sind.
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In einer Ausführungsform umfasst die HF-Kommunikationsschnittstelle 51 einen Frequenzwandler oder Aufwärts-/Abwärtswandler 52, einen RF- bzw. HF-Kombinierer 53 und ein Array von Antennen 55, die durch entsprechende Schalter 60, die durch die Strahlformungstesteinheit 15 gesteuert bzw. geregelt werden, selektiv mit dem HF-Kombinierer 53 verbindbar sind.
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Das Array von Antennen 55 umfasst eine Mehrzahl von Sondenantennen 61, beispielsweise vier, die zusammen mit den Antennen 7 des eNodeB 3 in einer abgeschirmten Kammer 62 eingekapselt sind. Die Sondenantennen 61 befinden sich in jeweiligen Positionen und werden selektiv in Rotation zum Empfangen, inter alia, der Strahlreferenzsignale BRS1, BRS2, ..., BRSN verwendet. Für eine größere Zuverlässigkeit werden die mittels der Antennen erhaltenen Messungen gemittelt, um entsprechende reale Messsignale RSRPR für jeden Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN zu definieren. Die Schalter 60 können synchron mit den Symbolgrenzen des verwendeten Standards (zum Beispiel OFDM) betätigt bzw. betrieben werden, um einen Informationsverlust zu verhindern.
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Mit Bezug auf 10 instanziiert der Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10 zumindest ein simuliertes mobiles Endgerät, das eine Prozedur zur Auswahl des Kommunikationsstrahls B1, B2, ..., BN startet und die folgenden Operationen ausführt (Block 300):
- - die Amplitude und Phase der Strahlreferenzsignale BRS1, BRS2, ..., BRSN, die an den Sondenantennen 61 empfangen werden, werden gemessen; und
- - für jedes Strahlreferenzsignal BRS1, BRS2, ..., BRSN wird aus dem Mittel bzw. Durchschnitt der an den Sondenantennen 61 empfangenen Signale ein reales Messsignal RSRPR berechnet.
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Die realen Messsignale RSRPR werden von dem Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10 an den eNodeB 3 (Block 310) übertragen, der dem instanziierten simulierten mobilen Endgerät den Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN auf Basis des Auswahlmechanismus des verwendeten Kommunikationsstandards zuweist (zum Beispiel den Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN, dem das maximale reale Messsignal RSRPR zugeordnet ist) und beginnt mit der Übertragung unter Verwendung des zugewiesenen Kommunikationsstrahls B1, B2, ..., BN (Block 320).
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Das simulierte mobile Endgerät empfängt den Downlink-Kommunikationsfluss von dem eNodeB 3 und wiederholt zyklisch die Messungen der Strahlreferenzsignale BRS1, BRS2, ..., BRSN (Block 330), und die Strahlformungstesteinheit 15 korreliert die realen Messsignale RSRPR erhalten aus dem Mittel bzw. Durchschnitt der an den Sondenantennen 61 empfangenen Signale mit den anfänglich berechneten realen Messsignalen RSRPR (Block 340). Zusätzlich bestimmt die Strahlformungstesteinheit 15 auf Basis des Ergebnisses der Korrelation, ob der Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN von dem eNodeB 3 korrekt zugewiesen wurde, d.h. ob der von dem eNodeB 3 effektiv verwendete Kommunikationsstrahl B1, B2, ..., BN derjenige ist, der auf Basis des Auswahlmechanismus des verwendeten Kommunikationsstandards und der erhaltenen realen Messsignale RSRPR erwartet wird (Block 350).
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Die Nahfeldmessung ermöglicht es vorteilhafterweise, sehr kleine Sondenantennen in unmittelbarer Nähe der Emitterantenne des eNodeB 3 in einer abgeschirmten Kammer anzuordnen, wodurch die Komplexität, Belastung und Kosten einer schalltoten Kammer vermieden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform, auf die in 11 und 12 Bezug genommen wird, wird die Messung in Hochfrequenz unter Fernfeldbedingungen durchgeführt. Die hier mit 75 bezeichnete Testvorrichtung ist mit dem eNodeB 3 gekoppelt und weist im Wesentlichen die gleiche Struktur wie die Testvorrichtung 50 von 9 auf. Insbesondere umfasst die Testvorrichtung 75 den Mehrbenutzer-Datenverkehrgenerator 10, die Protokollsimulationseinheit, die Physikalische-Schicht-Simulationseinheit 12, die Simulationssteuer- bzw. -regeleinheit 13, die Strahlformungstesteinheit 15 und eine HF-Kommunikationsschnittstelle 76, mit der die Testvorrichtung 50 in Kommunikation mit dem System von Antennen 7 ders eNodeB 3 gekoppelt ist. In diesem Fall umfasst die HF-Kommunikationsschnittstelle 76 den Aufwärts-/Abwärtswandler 52, den HF-Kombinierer 53 und ein Array von Antennen 77, die in einem Fernfeldabstand von den Antennen 7 des eNodeB 3 angeordnet sind und zusammen mit diesen Antennen innerhalb einer schalltoten bzw. anechoischen Kammer 80 eingeschlossen sind. Das Array von Antennen 77 kann eine Anzahl N × M Sondenantennen 81 umfassen, die größer ist als die Anzahl von Sondenantennen des Arrays von Antennen 55 von 8 (zum Beispiel N × M = 25, wobei N = M = 5). Die Sondenantennen 81 sind durch jeweilige Schalter 82, die von der Strahlformungstesteinheit 15 gesteuert bzw. geregelt werden, selektiv mit dem HF-Kombinierer 53 verbindbar.
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Das Verfahren zum Prüfen, ob die Kommunikationsstrahlen B1, B2, ..., BN korrekt verwendet werden, ist im Wesentlichen das gleiche wie das bereits mit Bezug auf 10 beschriebene, mit der Ausnahme, dass das Mittel bzw. der Durchschnitt der empfangenen Signale ebenfalls an einer Teilmenge der Sondenantennen 81 gebildet werden kann, ausgewählt und verbunden mit dem HF-Kombinierer 53 gemäß spezifischen Anforderungen.
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Die beschriebene Testvorrichtung ermöglicht es vorteilhafterweise, die Entsprechung zwischen dem Kommunikationsstrahl, der während der Verbindung zwischen einem mobilen Endgerät und einem eNodeB ausgehandelt wird, und dem Kommunikationsstrahl zu prüfen, der von dem eNodeB während der Kommunikation effektiv verwendet wird. Insbesondere dank der Testvorrichtung ist es möglich, kritische Aspekte an einem eNodeB sowohl während der Projektentwicklung und in der Testphase während der Installation als auch in dem Fall von Wartungsarbeiten zu identifizieren. Die Erfindung vermeidet daher das Risiko, dass die mit der Verwendung der Strahlformung verbundene Erhöhung der Datenübertragungskapazität durch Verbindungsprobleme, die durch die größere Komplexität der Systeme und Prozeduren verursacht werden, aufgehoben wird.
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Schließlich ist es offensichtlich, dass Modifikationen und Variationen an der Testvorrichtung und an dem hierin beschriebenen Verfahren vorgenommen werden können, ohne dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- IT 102017000151175 [0001]
