Multipath test environments for future communication systems

Research Project, 2014 – 2017

Moderna kommunikationssystem som LTE eller 4G använder många olika tekniker för att förbättra datahastigheten till användarens mobiltelefon eller annan trådlös terminal. De nyaste teknikerna kallas MIMO och OFDM. MIMO betyder att man använder flera antenner båda på mottagar- och sändarsidan, och därmed får man flera möjliga kommunikationsvägar (kanaler). Då uppnår man att om en kanal mellan två antenner är svag, så använder man istället (eller i tillägg) en annan antennkombination som ger en starkare kanal. På liknande sätt används flera frekvenskanaler i OFDM. Det är viktigt att säkerställa kvalitet på alla trådlösa terminaler på marknaden. Därför behövs testmetoder både under utvecklingsfasen och för att jämföra kommersiella terminaler från konkurrerandeföretag. Chalmers antenngrupp under ledning av Prof. Kildal har under 12 år utvecklat ny testmetod baserad på en inåt reflekterande metallkammare, en så kallad modväxlarkammare, som representerar en rak motsats till testning i traditionella ekofria rum. Tekniken har kommersialiserats i bolaget Bluetest AB. Det tog lång tid innan tekniken blev erkänd som ett billigare och bättre alternativ än det traditionella ekofria rummet för testning av mobila terminaler, men nu är den accepterad. Detta projekt syftar till att fortsätta utveckla mättekniken vidare, för att säkerställa att Chalmers och Bluetest kommer att fortsätta ligga i forskningsfronten. Målsättningen är också att få full acceptans för modväxlarkammartekniken i kommande standarder för karakterisering av terminaler för framtidens system. Chalmers har börjat med att definiera en ny referensmiljö för testning av mobila terminaler, som kallas Rich Isotropic Multipath (RIMP) och kan emuleras i modväxlarkammare. RIMP miljön är en extrem miljö, på samma sätt som den traditionella ekofria utbredningsmiljön. Sistnämnda miljön refereras till som en ren Line-Of-Sight (pure-LOS) miljö. Chalmers har tillsammans med Bluetest redan utvecklat en enkel noggrann teoretisk modell för datahastighet för terminaler i RIMP miljö. Modellen kan noggrant prediktera både MIMO och OFDM funktionerna. Projektet innebär därför också att vidareutveckla denna modell, och få full acceptans för den. Dessutom ska man studera hur relevant testning i RIMP och pure-LOS är för prestanda i verkliga miljöer som är ett mellanting mellan RIMP och pure-LOS. Vår vision är att det bör räcka att testa om terminaler har hög prestanda i pure-LOS och i RIMP miljö, därför att då kommer de också att ha hög prestanda i verkliga miljöer. Vi önskar att visa under vilka förutsättningar vi kan dra en sådan slutsats. Vår långsiktiga vision är att kunna ta fram en formel för transmission i verklig RIMP miljö som är lika enkel och fundamental som den väletablerade Friis transmissions formel är för pure-LOS utbredningsmiljöer.