Keysight Technologies89601B/BN-BHF カスタムOFDM変調解析89600 VSAソフトウェア

Technical Overview

– 複雑なカスタムOFDMシステムを容易に解析可能

– 高度なカスタマイズが可能なパラメータセットアップにより、さまざまな信号に対応

– 信号の特性評価やエラーのトラブルシューティングのための柔軟な測定表示 – SISO/MIMOシステムの評価のためのチャネル／ストリーム／クロスチャネル測定 – 製品ライフサイクル全体（シミュレーション、開発、デザイン、検証、テスト）で使用可能

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カスタムOFDM変調解析

キーサイトの高度なOFDM測定ツールを使えば、FDD、TDD、MIMO、マルチユーザーシステムを含む、カスタムOFDMフォーマットの解析が行えます。オプションBHFの高度なカスタマイズが可能なパラメータセットアップ機能には、変調方式の自動検出や、副搬送波へのユーザー割り当てなどの機能が備わっています。解析機能を利用すれば、搬送波またはシンボルの一部または全部に対して、時間／周波数選択測定を実行できます。MIMO

システムに対して、チャネル／クロスチャネル／ストリーム測定を行って、エラー解析が可能です。

カスタムOFDM以外にも、89600 VSAソフトウェアは75種類以上の信号規格や変調方式に対応し、復調とベクトル信号解析向けの包括的なツールセットとなります。89600のツールを使用すれば、信号のほとんどすべての側面を解析でき、最先端のデザインを最適化できます。設計上のトレードオフを評価する場合も、複雑な信号を詳細に解析できます。

カスタムOFDMテクノロジーの概要

OFDMなどのマルチキャリア変調方式の物理層の検証には、大きな困難が伴います。ほとんどのOFDM信号はオープンな商業規格に基づいて設計され、テスト用のツールもそのような規格を前提としています。従来のスペクトラム解析では、周波数、パワーレベル、スペクトラムマスクなどの単純なパラメータは測定できますが、エラーベクトル振幅、搬送波フィードスルー、I/Q整合、バーストパラメータなどの高度な品質測定は実行できません。このような測定に必要な機能を備えているのは、カスタムOFDMシステムに対応した柔軟性の高いベクトル信号解析ツールだけです。

図1.　OFDMは、マルチキャリア変調方式の1つで、間隔の狭い搬送波が近接しています。各搬送波のスペクトラムのヌルが、他のすべての搬送波の中心周波数と一致するようになっているので、搬送波間の干渉が生じません。

OFDMは、マルチキャリア方式を使用することにより、従来のシングルキャリア方式（QPSK、QAMなど）よりも占有スペクトラム効率（帯域幅1 Hzあたりのデータレート）が向上し、一般的なチャネル障害への耐性が高くなっています。

OFDMは、スペクトラムのドロップアウトが発生しても、影響を受けるのは一部の搬送波だけのため、マルチパスに強いという特長があります。また、OFDMの信号構造は強力なイコライゼーション方式にも適しており、マルチパスの影響をさらに軽減できます。

チャネル数を増やし、MIMO信号処理手法を適用することにより、マルチパスへの耐性をさらに高めることができます。

OFDMなどのマルチキャリア信号は、さまざまな通信アプリケーションで優れた利点を提供しますが、信号とデザインが複雑になるという問題もあります。OFDM信号に関して発生するデザイン上の問題は、他のベクトル変調信号の場合と共通ですが、問題の発見とトラブルシューティングは、OFDM専用の信号解析ツールがなければ困難です。

購入前に試用できます

89600 VSAソフトウェアをダウンロードして30日間無料で試用できます。解析ハードウェアで測定を行ったり、記録済みのデモ信号を使用したり（ソフトウェアのツールバーで、File > Recall > Recall

Demo > Signals > を選択）できます。 無料の試用ライセンスは簡単に入手できます(www.keysight.co.jp/find/ 89600_trial)。

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解析とトラブルシューティング

最大フォーマットパラメータ制御

最大64 KのFFT長と、任意のガードインターバルを選択し、非対称な数の上側と下側のガード副搬送波を定義できます。パイロットの数と、任意の位置および変調方式を決定します。データ、パイロット、プリアンブルの副搬送波／シンボル変調方式は独立に選択でき、BPSKなどのシンプルなフォーマットから、16384QAMなどの複雑なものまでが使用できます。ユーザーベースのシステムでは、各副搬送波にユーザー IDを割り当てることができます。

容易なセットアップ

信号の記述を容易に作成できます。手動によるメニュー選択とテキストベースの構成ファイルを使用して、シンボルごとに副搬送波パラメータを定義できます。89600 VSAソフトウェアは、副搬送波の変調方式をリソース変調ファイルから読み取るか、フォーマットが同じ副搬送波のブロックの変調方式を自動検出します。Microsoft Excelやメモ帳などの使い慣れたツールを使用して、リソースマップやプリアンブルIQファイルなどを作成できます。

図2.　さまざまなフォーマット・セットアップ・パラメータにより、信号の詳細な定義が可能です。Advancedタブのパラメータを使って、測定／表示設定パラメータを制御することもできます。

図3.　リソースマップは、搬送波／シンボルごとに構成が異なる複雑なカスタムOFDMフォーマットの信号情報を提供するための強力なツールです。パイロットおよびプリアンブルのIQ値と変調方式を、よく似たフォーマットのテーブルで定義できます。

LSB MSB…

m

321

0

… …-1 10

…

リソースマップ

搬送波番号

副搬送波タイプ

ユーザーID

アンテナ番号

すべてのアンテナ

シンボル番号

搬送波－n 搬送波＋n

OFDMのデモ信号のセットアップパラメータをサンプルとして参照できます。また、DOCSIS 3.1ウィザードを利用すれば手順に従ってOFDMパラメータを設定できます。

DOCSIS 3.1 ダウンストリーム／アップストリーム設定ウィザードを入手するには、以下のページからテクニカルサポートのドライバー／ファームウェア／ソフトウェア・タブに移動し、DOCSIS 3.1ウィザードをダウンロードしてください。(http://www.keysight.co.jp/find/89601B)

DOCSIS 3.1 MER測定には、オプションBHFのカスタムOFDMを使用できます。オプションBHMは、DOCSIS 3.1ダウンストリームのMERとBERの測定にも使用できます。

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優れた測定の柔軟性

さまざまなエラー解析ツールや測定表示を使用して信号の特性評価を行うことにより、信号のトラブルシューティングが行えます。89600 VSAソフトウェアには、エラーの原因を突き止めるためのさまざまなエラーツールが用意されています。搬送波／シンボルごとのEVM、EVM付きサマリーデータ、入力チャネルごとの周波数およびIQエラー、信号タイプごとのバースト情報などが利用できます。CCDFなどの統計解析ツールは、コンポーネント仕様の決定に有効です。

図4.　I/Qコンスタレーションを表示して、ソフトツールバーの拡大ツールを使用できます。同じ機能をエラーベクトルに使用して、目的のシンボルを解析したり、エラーベクトル・スペクトラム・トレースに使用して、特定の範囲の搬送波を解析できます。マーカー結合を使用すれば、複数のトレース内でシンボルごとにトラッキングすることができます。

図5.　カラーコード化により、ユーザーごとのエラー性能を簡単に表示できます。エラー・ベクトル・トレース（スペクトラム、時間）、I/Qコンスタレーション、OFDMデータバースト情報は、カラーコード化されるので、エラーシンボルのプロファイルを簡単に理解できます。

強力な表示機能

表示は変調方式またはユーザー IDごとにカラーコード化され、解釈が容易です。トレースとマーカーを必要なだけ何個でも使用できるので、きわめてわかりやすい信号表示が得られます。

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サポートされるマルチチャネル ハードウェアを使ったMIMO解析

89600B VSAソフトウェアでは、2×2、3×3、4×4のMIMO OFDMシステムを解析できます。入力チャネルデータ、ストリームデータ、クロスチャネルデータを表示できます。共通パイロットエラー、MIMOコンディションナンバー、エラー・サマリー・テーブルなどの重要な情報を使って、複雑なシステムを論理的な方法で包括的に解析できます。サポートされるマルチチャネルプラットフォームの一覧については、以下のページを参照してください。 (www.keysight.co.jp/find/89600_hardware)

開発ライフサイクル全体で同じ ツールを使用して解析が可能

89600 VSAソフトウェアを使用すれば、開発の早い段階でKeysight EEsof ADSまたはKeysight SystemVueから動的にデータを入力できます。また本ソフトウェアは、ロジック・アナライザ、オシロスコープ、シグナル・アナライザ、モジュール計測器などのハードウェアからデータを取得して、プロトタイプ開発におけるマルチドメインおよびクロスドメイン測定を実現できます。最後に、デザイン検証や量産テストの際には、リモートプログラミング機能を使ってテストプログラムを開発できます。製品開発の初めから終わりまで、すべてのエンジニアが同じGUIと一貫したセットアップ／測定を使用できます。

図6.　さまざまな種類のトレースデータを利用して、マルチチャネルMIMOシステムの徹底した特性評価とトラブルシューティングが行えます。

図7.　テストプログラムの開発には、使い慣れたSCPIプログラミングや、サポートされる.NETプログラミング言語が使用できます。単純な作業の場合は、マクロを使って一連の作業手順を自動化するコマンドを作成できます。

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図8.　ダイナミックヘルプには4,000ページ以上の有用な情報が収められ、オーバーラップ処理など、カスタムOFDMや89600 VSAソフトウェアの重要な操作の説明を読むことができます。

重要な信号の捕捉と再解析

89600 VSAには、信号捕捉／再生機能があります。バースト信号や過渡信号を捕捉して解析できます。オーバラップ処理などのツールを利用して詳細な「スローモーション」解析を実行したり、スペクトログラムと累積履歴トレースを使用して信号の周波数／振幅の時間変化を評価できます。

キーサイトのソフトウェアは、長年培われた専門知識に基づいて作成されています。最初のシミュレーションから初出荷まで、キーサイトのツールを使用することにより、データから情報へ、さらに実際に活用できる解析へと進むプロセスを加速できます。

詳細については、以下を参照してください。www.keysight.co.jp/find/software

まずは、30日間の無料試用版をお試しください。www.keysight.co.jp/find/free_trials

– エレクトロニック・デザイン・オートメーション(EDA)ソフトウェア

– アプリケーションソフトウェア – プログラミング環境 – ユーティリティーソフトウェア

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信号収集必要な設定データ シンボル・リソース・マップ、リソース変調情報、プリアンブルIQ、パイロットIQ

サポートされる副搬送波タイプ データ、パイロット、未知パイロット、プリアンブル、ヌル

サポートされるリソース変調方式 BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM、1024QAM、2048QAM、4096QAM、8192QAM、16384QAM、32768QAM、65536QAM、未知

入力設定ファイルのフォーマット .txt、.csv

サポートされるMIMO空間ストリーム 2×2、3×3、4×4（サポートされるハードウェアを使用）フォーマット調整可能パラメータ信号フォーマット・パラメータ・セットアップ規格プリセット DAB モード1、2、3、4、 DVB-T/H モード2k、4k、8k、 DVB-SH モード1k、 ISDB-T モード3、 無線LAN

802.11a、802.11ah

構成ファイルセットアップ パイロットIQ値のロード 定義される各パイロットのターゲットIQ値を記載したテキストファイルをロード プリアンブルIQ値のロード 定義される各プリアンブル副搬送波のターゲットIQ値を記載したテキストファイルをロード リソースマップのロード 副搬送波タイプ、ユーザー ID、アンテナ番号、各シンボル内の各副搬送波のすべてのアンテナを記載

したテキストファイルをロード

リソース変調のロード 各シンボル内の各副搬送波の予想されるコンスタレーションが記載されたテキストファイルをロード手動設定パラメータFFT長 OFDM伝送に使用するFFT長を設定。64K以内の2の累乗。ガードインターバル ガードインターバル（巡回プレフィックス）を設定ガード下側副搬送波 下側ガード副搬送波（結果では無視される）の数を設定ガード上側副搬送波 上側ガード副搬送波（結果では無視される）の数を設定OFDMシステムサンプル周波数 OFDM FFTのサンプリングレートを設定フォーマットの詳細

パイロットIQ値 パイロットと認識された副搬送波のそれぞれの理想I/Q値を指定

プリアンブルIQ値 プリアンブルトーンと認識された副搬送波のそれぞれの理想I/Q値を指定QAM識別子 各エントリがQamLevels配列のインデックスを指定QAMレベル 配列内の各エントリが変調方式を指定リソースマップ 副搬送波リソースタイプ（プリアンブル、パイロット、データなど）を指定リソース変調 各リソース（副搬送波／シンボル時間）で使用される変調を指定リソース繰り返しインデックス アナライザがリソース・マップ・ファイルの末尾に達した後でどこへループするかを指定。同じフォー

マットのシンボルの繰り返しパターンを含むリソースマップの場合は、これを利用すれば、パターンを1回だけ定義すれば済みます。

バースト信号ステータス 信号がバースト（パルス）か連続かを指定トランスミッターアンテナ数 トランスミッターアンテナの数を設定。最大4。トランスミッターウィンドウβ トランスミッターでシンボル間の遷移をスムージングするために使用されたウィンドウの値を設定ブースト詳細

QAM識別子ブースト・レベル 各QAM識別子に対するブーストパワーレベルを設定未知パイロット・ブースト・レベル 未知パイロット副搬送波に対して使用されるブーストレベルを設定ユーザー・ブースト・レベル 各ユーザーに対するブースト・パワー・レベルを設定

ソフトウェア機能

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時間パラメータ パルスサーチ長を選択し、表示とデータ解析の対象となる時間レコードを切り出すための信号捕捉パラメータ

測定インターバル トレースデータ結果の計算と表示に使用する測定領域の時間の長さをシンボル単位で設定

測定オフセット トレースデータ結果の計算と表示に使用する測定領域の時間オフセットをシンボル単位で設定

結果長 解析対象のシンボル（プリアンブルシンボルを含む）の最大数を設定結果長選択 結果長の自動判定をオン／オフ検索長 測定収集の長さを秒単位で設定パルス検索詳細 パルス検索および自動しきい値ステータス（オン／オフ）を設定。パルス検索しきい値をdB単位で設定イコライザー／トラッキング イコライザーおよびパイロット・トラッキング・パラメータを指定イコライザートレーニング データ、DCパイロット、パイロット、プリアンブルのいずれかまたはすべてを使用したイコライザートレー

ニングイコライザー詳細 イコライザー動作の詳細を設定 アベレージングモード 複数のシンボルにわたるイコライザーのアベレージングを行う際のアベレージングモードを設定 パイロットトラッキング 振幅、位相、タイミングのいずれかまたはすべてをトラッキング高度なパラメータ 復調測定および表示を調整するための高度なパラメータ

EVMの基準によるノーマライズ EVM計算をIQ基準信号パワーでノーマライズするかどうかを指定拡張周波数ロックレンジ 拡張周波数ロックレンジおよびロックレンジ幅を副搬送波単位で設定周波数スペクトラムの鏡映反転 タイムドメイン共役のオン／オフ。これは周波数ドメインを中心周波数に対して鏡映反転します。シンボル時間調整 シンボル時間調整を使用して、有効シンボル時間（TFFT）をOFDM拡張シンボル時間（TS ）の範囲内で調整同期モード 信号の同期モードを時間相関または巡回プレフィックスに設定表示パラメータ 次の項目の表示をオン／オフ：データ副搬送波、EVM(%)、パイロット副搬送波、プリアンブル副搬送波、ユー

ザー IDに基づく副搬送波のカラー、同期相関(%)、ヌル副搬送波IQトレースのノーマライズ IQ測定、IQ基準、エラーベクトルの各トレースのノーマライゼーションのオン／オフ同期領域 自動が選択されている場合は、同期のための基準信号を定義する全リソースマップを使用して、収集データ

から最初の10個のシンボルを検索し、測定信号と基準信号を同期させます。手動が選択されている場合は、ユーザーは基準インターバル／オフセットを手動で定義して同期領域のインターバル／オフセットを検索できます。

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測定結果チャネルデータ 測定プラットフォームのチャネル1～ n（n≦4）のデータに関する結果

CCDF 選択した入力チャネルの相補累積分布関数(CCDF)を表示

CDF 測定インターバル内のデータの累積分布関数補正 入力ハードウェアおよび入力デジタルフィルタリングの周波数応答の補正に使用される補正曲線瞬時スペクトラム データのアベレージング前に計算されたスペクトラムPDF 信号の確率密度関数(PDF)

生メイン時間 選択したチャネルに関して入力ハードウェアまたは再生ファイルから読み取られた生の（補正またはリサンプリング前の）時間データ

検索時間 パルス（またはバースト）の検索に使用されるリサンプリングおよび時間調整後の時間レコードデータスペクトラム アベレージ瞬時スペクトラム表示時間 デジタル復調前、パルス検索後の時間レコード復調データ MIMOシステムの各空間ストリームに関する結果

ChNチャネル周波数応答 指定した空間ストリームおよび測定ハードウェア入力チャネルN（ここでNはチャネル番号）のチャネル周波数応答

ChNイコライザーインパルス応答 選択したデータストリームと入力チャネルNの間のイコライザーインパルス応答（ここでNは選択したチャネル）ChN瞬時チャネル周波数応答 アベレージングなしのChNチャネル周波数応答トレースデータコモン・パイロット・エラー パイロット副搬送波シンボルの測定結果と理想値との違いエラーベクトルスペクトラム IQ測定ベクトル値とIQ基準ベクトル値の差の計算値。信号EVM対周波数（副搬送波）を表示します。これは各

副搬送波の各OFDMシンボルに対応する複素数値です。エラーベクトル時間 信号のEVM対時間（シンボル）。これは各副搬送波の各シンボル時間に対応する複素数値であり、IQ測定値と

IQ基準の間の差を示します。

IQ測定値 副搬送波のIQシンボルの測定値。各副搬送波のバースト中の各シンボル時間に対して1つの複素数値が存在します。

IQ基準 副搬送波のIQシンボルの基準値。各副搬送波のバースト中の各シンボル時間に対して1つの複素数値が存在します。

RMSエラーベクトルスペクトラム IQ測定ベクトル値とIQ基準ベクトル値の差の計算値。これは各副搬送波の各OFDMシンボルに対応する複素数値です。RMSエラーベクトルスペクトラムは、バースト内の各副搬送波のすべてのシンボルに関するEVMのRMS平均です。

RMSエラーベクトル時間 各シンボル時間の平均エラーベクトル振幅

シンボル 検出された各OFDMシンボルおよび副搬送波に関する復調後のシンボルデータ（生バイナリビット）クロス・チャネル・データ このデータは、すべての入力チャネルを対象とし、MIMO測定のデータを提供します。MIMOチャネル周波数応答 現在のMIMO測定のすべての個別ストリーム(N)、チャネル(N)の周波数応答トレースデータ結果の重ね合わせ

を表示します。各測定ストリーム(N)、チャネル(N)の周波数応答トレースデータ結果を1つの表示で容易に比較できます。

OFDMバースト情報 バースト中に検出されたフィールドと、各フィールドのEVM、パワーレベル、変調方式、リソースユニット数を示す表

OFDMイコライザー MIMO コンディションナンバー

イコライザーチャネル周波数応答マトリクスの「コンディションナンバー」を含むベクトル。副搬送波ごとに1個ずつのコンディションナンバーが存在します。

OFDMエラーサマリー さまざまなエラー情報を表示した表。物理チャネルごと、および全チャネルの平均。

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主な仕様

この技術概要には、指定したプラットフォームで測定を行う場合のソフトウェアの公称性能仕様を記載しています。公称値は予想される性能または製品の使用の際に参考となる性能を表し、製品保証の対象ではありません。

すべての仕様の一覧については、測定プラットフォームのカタログを参照してください。

Xシリーズ シグナル・アナライザ

確度 PXA＋オプションB1X MXA＋オプションB25 EXA＋オプションB25

確度条件 サンプルIEEE 802.11a/g OFDM信号、64 QAMフォーマット、Fc＝2.412 GHz、スパン＝25 MHz、 アベレージング回数＝20、入力レンジ＝－20 dBm、信号レベルはフルスケールから2 dB以内

残留EVM

イコライザートレーニング＝プリアンブルおよびデータおよびパイロット、パイロットトレーニング＝タイミングおよび位相

＜－47 dB ＜－46 dB ＜－46 dB

アップグレードが可能

89600 VSAソフトウェアのオプションはすべて、購入後に追加でき、ライセンスキーによって有効となります。詳

細については、以下のウェブサイトをご覧ください。

www.keysight.co.jp/find/89600_upgrades

89600 VSAの最新版を入手

規格の急速な進化や信号解析の絶え間ない進歩に対応するために、89601BU/BNUソフトウェア・アップデート・サービスを利用すれば、89600 VSAソフトウェアの最新機能や機能拡張をすぐに入手できます。

www.keysight.co.jp/find/89601BU

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その他のリソース

カタログ

『89600 VSAソフトウェア、Brochure』カタログ番号5990-6553JAJP

『89600 VSA Software、Configuration Guide』カタログ番号5990-6386EN

『89601B/BN-200 基本ベクトル信号解析 89601B/BN-300 ハードウェアインタフェース 89600 VSAソフトウェア、 Technical Overview』カタログ番号5990-6405JAJP

『Understanding the use of OFDM in 802.16、Keysight Measurement Journal』カタログ番号5989-6649EN

『Concepts of Orthogonal Frequency Domain Modulation, Microwave Journal, Dave Whipple, Keysight Technology:』http://www.microwavejournal.com/ext/resources/BGDownload/9/4/Whipple_OFDM_Keysight.pdf

『DOCSIS 3.1への迅速な適合性の検証、Application Brief』カタログ番号5991-4301JAJP

ウェブ

www.keysight.co.jp/find/89600 www.keysight.co.jp/find/89600_hardware www.keysight.co.jp/find/wlanwww.keysight.co.jp/find/mimo

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LXIは、Webへのアクセスを可能にするイーサネットベースのテストシステム用インタフェースです。Keysightは、LXIコンソーシアムの設立メンバーです。

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