Demonstration av framtidens mobilsystem-design av ett fasstyrt multiantennsystem

Abstract

Syftet med projektet var att designa och testa prestandan av ett fasstyrt multiantennsystem. Till skillnad från implementationer i befintliga mobilnät, som strålar över ett konstant fixerat område, ska multiantennsystemet kunna elektroniskt styra en signal dit användaren befinner sig. Projektet var uppdelat i två delar, en hårdvarudel och en mjukvarudel. Hårdvarudelen bestod huvudsakligen av att från grunden konstruera förstärkare, antenner och effektdelare som användes huvudsakligen i sändaren. I hårdvarudelen designades även ledningsmönstret for fasskiftare samt programmering av mjukvara för styrning av fasen. För mottagaren användes befintlig hårdvara, bortsett från antennen. Huvudsyftet för mjukvarudelen var att med hjälp av signalbehandlingsalgoritmer sända och demodulera information mellan sändaren och mottagaren. Signalbehandlingen implementerades i programvaran LabVIEW och moduleringen av signalen skickades sedan till en så kallad Universal Software Radio Peripheral (USRP), som är en hårdvarukomponent som fungerar som en mjukvarustyrd sändare och mottagare. Till skillnad från hårdvaran, fokuserade mjukvaran mest på mottagaren då detta är den del av signalkedjan som krävde mer avancerade signalbehandling. Systemets prestanda testades genom att transmittera 100k bitar på 80 meters avstånd med fri sikt, med antenn-strålen riktad rakt fram. Intressanta parametrar som undersöktes var signal-brus-förhållandet (SNR), bitfelsförhållande (BER) samt så kallad Error Vector Magnitude (EVM) för olika förstärkningar i mottagaren och bithastigheter. Då bithastigheten var 2,5 Mbit/s beräknades ett SNR= 12,3 dB. Bitfelsförhållandet gavs av BER≤10−4 med en mottagarförstärkning på 15 dB. EVM beräknades till 9,43 %. Prestanda för systemets fasvriding testades genom att mäta signaleffekten i en diskret uppsättning vinklar, vilket gav goda resultat.