Pascal Treichler

Prüfanforderungen nach der EN 300 328 V1.9.1
für 2.4 GHz Breitband-Funksysteme
Pascal Treichler
Electrosuisse Albislab
Datum: 2016-01-21
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Prüfanforderungen EN 300 328 | Pascal Treichler | 21.01.2016 | © Electrosuisse
Die schöne Welt der ETSI EN Normen
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Prüfanforderungen EN 300 328 | Pascal Treichler | 21.01.2016 | © Electrosuisse
RED Richtlinie 2014/53/EU
Grundlegende Anforderung Artikel 3.2:
Funkanlagen müssen so gebaut sein, dass sowohl eine
effektive Nutzung von Funkfrequenzen erfolgt als auch eine
Unterstützung zur effizienten Nutzung von Funkfrequenzen
gegeben ist, damit keine funktechnischen Störungen auftreten.
Durch die Anwendung der EN 300 328 ist diese Anforderung
abgedeckt.
Anwendbarkeit der neuen Richtlinie:
Radio Equipment Dircetive (RED): 13. Juni 2016
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Modulationsverfahren
Modulationsverfahren
Allgemeine digitale
Modulationsarten
Spread-Spectrum
ASK, GFSK, QPSK,16-QAM
usw.
Direct sequence
spread spectrum
DSSS
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Mehrträger
Verfahren
Orthogonal frequency
division multiplexing
OFDM
Frequency hopping
spread spectrum
FHSS
Unterteilung der Modulationsverfahren
Modulationsverfahren
EN 300 328
FHSS
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Nicht-FHSS
Weitere Definitionen
Unterteilung der Leistung
(P > 10 dBm, P < 10dBm)
Adaptive und Nicht-Adaptive Systeme
Adaptive Systeme erkennen andere Sender und passen sich
denen an.
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Allgemeine Anforderung
Requirements
FHSS
Nicht-FHSS
20 dBm
20 dBm
---
10 dBm/ 1 MHz
Nur Nicht-Adaptiv,
P > 10 dBm
Nur Nicht-Adaptiv,
P > 10 dBm
FHSS requirements
√
---
Occupied Channel Bandwidth
√
√
Nur Adaptiv,
P > 10 dBm
Nur Adaptiv,
P > 10 dBm
√
√
RF Power
Power Spectral density
Duty Cycle, Medium Utilization
Adaptivity
TX / RX Spurious emission
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Beispiel Bluetooth
Requirements
RF Power
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FHSS, adaptive, P > 10 dBm
√
Power Spectral density
Not applicable
Duty Cycle, Medium Utilization
Not applicable
FHSS requirements
√
Occupied Channel Bandwidth
√
Adaptivity
√
TX / RX Spurious emission
√
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Beispiel W-LAN, IEEE 802.11
Requirements
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OFDM, adaptive, P > 10 dBm, 20 MHz BW
RF Power
√
Power Spectral density
√
Duty Cycle, Medium Utilization
Not applicable
FHSS requirements
Not applicable
Occupied Channel Bandwidth
√
Adaptivity
√
TX / RX Spurious emission
√
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Beispiel Bluetooth low Energy
Requirements
P < 10 dBm
RF Power
√
Power Spectral density
√
Duty Cycle, Medium Utilization
FHSS requirements
Occupied Channel Bandwidth
Adaptivity
TX / RX Spurious emission
10 Prüfanforderungen EN 300 328 | Pascal Treichler | 21.01.2016 | © Electrosuisse
Not applicable
Not applicable,
FHSS requirements will be not passed,
√
Not applicable
√
Sendeleistung EIRP
Die Leistungsmessung wird üblicherweise leitungsgebunden
durchgeführt.
Danach wird das Gain G und allenfalls das beamforming Gain Y
der Antenne(n) dazugerechnet.
Bei integrierten Antennen kann die Messung gestrahlt
vorgenommen werden.
Definition EIRP
EIRP (Effective Isotropic Radiated Power), bezogen auf einen
Isotropenstrahler
𝑬𝑰𝑹𝑷 = 𝑷𝑻𝑿 ∗ 𝑮𝑨𝑰𝑵
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Sendeleistung
Messung des Antennendiagramms
3m
170 cm
170 cm
EUT
Wooden
Table
Turn table
Semi anechoic chamber
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Spectrum
analyzer
Sendeleistung/ Antennengruppen
MIMO (Multiple Input, Multiple Output)
Um den Interferenzlöchern durch Mehrwegempfang zu begegnen
montiert man mehrere Antennen in einem Abstand 2...10 λ. Zudem
wird der Datenstrom erhöht.
Die Leistungen werden synchron mit mehreren Powermeter
gemessen. Die Gesamtleistung ist die Addition der einzeln
gemessenen Leistungen an den Antennenports.
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Sendeleistung/ Antennengruppen
Beamforming
Durch die Verzögerungszeit (variable elektronisch gesteuert der
Amplitude und der Phase) der Antennen lässt sich die Hauptkeule
gezielt auf die Gegenstelle richten. Antennenabstand ca. λ/2.
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FHSS-Anforderungen
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FHSS-Anforderungen
Accumulated Transmit Time:
Maximale Sendezeit in einem definierten Zeitraum Tobs
Beispiel: Nmin = 20 Kanäle, adaptives System
Beobachtungszeitraum Tobs:
Limit für adaptive Systeme: 400 ms im Tobs
Limit für Nicht-adaptive Systeme: 15 ms im Tobs
Diese Anforderung kann der Hersteller auch statistisch
belegen.
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FHSS-Anforderungen
RBW 500 kHz
Accumulated
Transmit
Time
Ref -37 dBm
Att
0 dB
*
VBW
5 MHz
SWT 31.6 s
-40
A
SGL
-50
1 RM *
TRG
CLRWR
-60
TRG -59.8 dBm
-70
PS
-80
-90
3DB
DC
-100
-110
-120
-130 EN 300 328 | Pascal Treichler | 21.01.2016 | © Electrosuisse
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FHSS-Anforderungen
Frequency Occupation:
Minimale Sendezeit in einem definierten Zeitraum Tobs
Beispiel: N = 79 Kanäle, dwell min: 2.9 ms, adaptives System
Beobachtungszeitraum Tobs:
Dwell time beinhaltet: Sende-, Empfangs- und Idle-Phasen
Limit: Occupation time > dwell im Tobs
Diese Anforderung kann der Hersteller auch statistisch
belegen.
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FHSS-Anforderungen
Hopping Sequence:
Frequenzmuster von den hopping Frequenzen (Anzahl hopping
Frequenzen), Bsp: Nmin > 15,
Hopping Sequence separation: Bsp: 100 kHz, adaptives
System
19 Prüfanforderungen EN 300 328 | Pascal Treichler | 21.01.2016 | © Electrosuisse
Definitionen Bandbreite
a)
b)
c)
d)
3 dB Bandbreite
Äquivalente Rauschbandbreite
Hauptkeule
OBW: Occupied bandwidth
99 % der gesamten Leistung
e) Auf Absolutpegel (-30dBm)
f) und weitere
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Nebenaussendung (Spurious emission)
Unwanted emission in the out-of-band domain:
Nebenprodukte aufgrund der Modulation.
Gemessen wird bis zur 2-fachen Bandbreite
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Nebenaussendung (Spurious emission)
TX Spurious emission:
.
ERP = f < 1 GHz, EIRP f > 1 GHz
ERP ist auf einen Dipol bezogen. Umrechnung: EIRP = ERP + 2.15 dB
.
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Nebenaussendung (Spurious emission)
RX Spurious emission:
.
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Adaptivity
Was bedeutet
auf andere Funksysteme Rücksicht nehmen?
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Adaptivity
Duty cycle/ Medium Utilization
Limitierung der Sendezeit pro definiertem Zeitraum in Abhängigkeit
der Leistung (100 % für P = 10 mW, 10 % für P = 100 mW).
Listen-Bevor-Talk basiertes Detect And Avoid (DAA)
Erkennung einer Störung (Fremdsender) durch Kanalbeurteilung
vor dem eigentlichen Sendevorgangs.
Nicht Listen-Bevor-Talk basiertes Detect And Avoid (DAA)
Erkennung einer Störung (Fremdsender) während dem
eigentlichen Sendevorgangs.
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Adaptivity
Medium Utilization (MU) factor
Limit MU für Nicht-Adaptive Systeme: 10 %
𝐷𝐶 =
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𝑀𝑈 ∗ 100𝑚𝑊
𝑃
Adaptivity
Clear Channel Assessment (CCA)
Bewertung ob der gewünschte Kanal verfügbar ist oder ob er
durch andere Signale belegt ist.
Die Bewertung geschieht oft durch Energy detect
Detect and avoid
Sendet nicht auf dieser Frequenz aufgrund des Vorhandensein
eines anderen Senders
Energy Detect (ED)
Messung der HF-Energie ohne Kenntnisse der Modulation
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Adaptivity Messvorgang
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Adaptivity Beispiel
Load based equipment (Datennachfrage bestimmt)
Listen Before Talk, zuerst CCA dann Kanalnutzung,
CCA via Energy Detect
CCA
TX on
CCA
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TX on
CCA
TX on
Adaptivity Beispiel
CCA
TX on
CCA
CCA
ACK
CCA
Störer (Rauschen) 
Blocker (CW)
Short Control Signale erlaubt (z.B: Acknowledgement)
Bei einem besetzten Kanal, könnte der Sender in ein Nichtadaptiver Mode umschalten. Dann gelten diese Anforderung.
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Angaben für das Labor
Um die Funkeinrichtung prüfen zu können, benötigt das Labor
folgende Angaben:
•
•
•
•
•
•
•
Anwendung (BT, W-LAN, Proprietär)
Sendeleistung
Antennen (integriert, MIMO)
Art der Modulation (FHSS, Nicht-FHSS)
Art der Kanalüberprüfung (z.B. LBT, Adaptives System)
Einsatzgebiet (Temperaturumgebung)
usw.
Dazu erhalten Sie bei einer Anfrage jeweils ein Angabeformular
31 Prüfanforderungen EN 300 328 | Pascal Treichler | 21.01.2016 | © Electrosuisse
Angaben für das Labor
Folgende Betriebszustände werden benötigt:
FHSS:
- Normal kontinuierlicher Hopping Betrieb (max Dwell time)
- Moduliert bei einem fixen Kanal
- Receiver mode
Nicht-FHSS:
- Normal kontinuierlicher Betrieb, einstellbar bei der tiefsten,
mittlerer und höchster Frequenz
- Receiver mode
Für den Adaptivity Test werden spezielle Modi benötigt.
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