Las comunicaciones inalámbricas están evolucionando rápidamente en su mayor parte desde voz a datos, y hacia los nuevos esquemas de modulación dentro de WiFi, WiMAX, 3G y LTE, creando todo ello nuevas demandas en sistemas de prueba RF.

La tecnología de radio comercial en muchas vías ciertamente ha llegado a un punto de inflexión. La demanda del mercado para comunicaciones inalámbricas continúa acelerándose, por el cambio a las aplicaciones intensivas de datos, tales como mensajes de texto, navegación por web y vídeo. Los clientes siempre están a la expectativa de mayores anchos de banda inalámbrica y los proveedores de servicios quieren vender servicios de alto valor más allá de voz, este es un mercado dado.
Para soportar estas nuevas demandas de los clientes, la tecnología subyacente que proporciona servicios de voz y datos está evolucionando. Estas aplicaciones requieren  altas velocidades de transmisión para que su utilización sea fácil, esto es creando  nuevos caminos de acceso para uso de un espectro de frecuencia  limitado. Más tipos de modulación espectralmente eficiente y esquemas de codificación digital han sido utilizados, con anchos de banda mejorados –desde 200 kHz en los años 90 hasta los 40 MHz actuales.

El paso de tecnologías SISO a MIMO permite que streams de datos múltiples sean transmitidos al mismo tiempo, usando el mismo espectro de frecuencias. Estos flujos de datos paralelos pueden ser usados bien para incrementar la transferencia de datos por transmisión de datos diferentes en cada antena o para incrementar la cobertura por envío de los mismos datos en todas las antenas.
Este cambio ha sido impulsado en su mayor parte por la demanda de consumidores para servicios móviles y por la reducción de costes de la tecnología DSP requerida para desplegar sistemas inalámbricos de gran ancho de banda.  La tecnología MIMO puede ser empleada ahora en amplio rango de dispositivos de comunicaciones comerciales incluyendo teléfonos móviles, PDAs y ordenadores portátiles. El resultado neto son altas velocidades de transmisión de datos con estos dispositivos de consumo.

Tendencias y retos en pruebas
MIMO adquiere eficiencia espectral para un nuevo nivel permitiendo transmisión y recepción multiseñal. No obstante, con la alta eficiencia espectral llega un elevado nivel de complejidad.
Hay un número importante de retos implicados en el movimiento de sistemas basados en SISO a MIMO que deben considerar los ingenieros y técnicos de pruebas.
Otro desafío creado por la complejidad de MIMO y OFDM es el número de streams en un mismo espacio de tiempo que pueden ser soportados por el sistema de prueba. Por ejemplo,  wireless LAN (WLAN) y LTE soportan cuatro configuraciones de stream, y la tecnología WiMAX corriente soporta dos streams.
Un reto en el final del receptor de prueba es descomponer  una señal mezclada en múltiples señales independientes o streams. No obstante, el mayor desafío concierne a la sincronización. La transmisión de señales múltiples requiere sincronización precisa de canales múltiples en fase y ajuste de muestreo. De esta forma, los analizadores de señal y generadores de señal deben tener ajuste preciso para así poder hacer medidas precisas y repetitivas.
Otro reto para los equipos de prueba es el ancho de banda (BW). Por ejemplo, WiMAX y LTE tienen una necesidad de ancho de banda de 20 MHz y WLAN, 802.11, la tiene de 40 MHz, de este modo, los equipos de prueba necesitan la flexibilidad para manejar anchos de banda amplios, idealmente, sin requerir la adquisición de instrumentación adicional.
Está creciendo el uso de múltiples estándares en numerosos dispositivos inalámbricos, o un fabricante puede producir dispositivos múltiples que usen diferentes estándares. Por tanto, los equipos de prueba necesitan alojar el mayor número de formatos (por ejemplo, GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, cdmaOne y cdma2000). La instrumentación debe hacer posible la medida necesaria para todos ellos y, con precisión, por ejemplo con pequeños errores de magnitudes vectoriales (EVMs). Cuando un fabricante adopta nuevos estándares, éste crea  migraciones de equipos de prueba. Idealmente, uno quisiera mejorar equipos de prueba para nuevos formatos celulares y de modulación, fácilmente y de forma rentable –quizás con solo cambios de software.

Respuesta de la industria para sensibilidad de coste
Puesto que los dispositivos inalámbricos se hacen cada vez más complejos, crece la presión de la competencia posicionando a la baja los márgenes de beneficio. Al mismo tiempo, las pruebas resultan cada vez más difíciles, presionando hacia arriba los costes por unidad. Frente a la reducción de márgenes, los fabricantes buscan reducir sus costes donde sea posible, incluyendo equipos de prueba y el coste de prueba. Esto se aplica no solo a la planta de producción, también a los laboratorios de I+D. En ambos ambientes, esta necesidad está creciendo para equipos de prueba rentables con mayor funcionalidad, alta producción y gran facilidad de uso.
Respecto al número de streams en un mismo espacio de tiempo en WLAN, LTE y WiMAX, un objetivo principal es mantener hacia abajo el coste por stream sin sacrificar prestaciones. Sin embargo, los costes de equipos de prueba, particularmente para sistemas MIMO, pueden multiplicarse rápidamente.
Los diseños de equipos nunca se han encaminado en estas cuestiones. Por ejemplo, la plataforma de prueba MIMO  de última generación de Keithley hace simple y económico añadir soporte para nuevos estándares de señal y configuraciones MIMO. Consiste en el nuevo generador de señal vectorial de RF  Modelo 2920, el analizador de señal vectorial Modelo 2820, la unidad de sincronización MIMO Modelo 2895 y el software de creación de formas de onda SignalMeisterTM. Este sistema soporta hasta 8x8 medidas MIMO y es usado normalmente para estándares inalámbricos como 802.11n WiFi, 802.16e Mobile WiMAX Wave 2, y futuros como 3GPP Release 8 LTE y UMB (Ultra Mobile Broadband).  
Estas posibilidades son el resultado de algunas innovaciones recientes de la industria. Por ejemplo, un DSP basado en arquitectura de radio definido por software (SDR) se adapta sencillamente  a los cambios de necesidades de prueba. Instrumentos basados en SDR pueden generar o analizar virtualmente cualquier señal con solo una simple extensión de software. Esto amplía la longevidad del equipo haciendo fácil la ampliación del sistema de prueba. La tecnología DSP también proporciona prestaciones excepcionales. Asegura precisión, señales repetibles que ayudan a minimizar errores de medida. De forma similar, los analizadores de señal vectorial basados en DSP pueden medir niveles bajos de EVM  en una base por canal  y por símbolo.
La tecnología DSP también contribuye a una mayor producción. Permite sintonización más rápida, con conmutación de frecuencia en menos de un milisegundo para más pasos de frecuencia. De forma similar, el tiempo de establecimiento después de cambios de amplitudes de señal es también de pocos milisegundos. Una plataforma  DSP es complementada típicamente por una relativamente memoria grande de formas de onda. Esto permite tener de forma simultánea en memoria  muchas formas de onda para llamarlas al instante.
Combinando todas estas tecnologías en la forma de coste  más rentable, la última generación  de equipos de prueba de RF ayuda a los fabricantes de dispositivos inalámbricos a controlar a la baja  sus costes totales de prueba. Pueden llevar a cabo más pruebas, con más rapidez, y obtener un tiempo más corto de salida de sus productos al mercado, mientras  se aseguran que los parámetros críticos son los apropiados.

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Acerca del autor
Mark Elo es director de marketing de Keithley Instruments . Se incorporó a la compañía en 2006 después de trabajar para Agilent Technologies en puestos de gestión  de marketing e I+D. Elo es licenciado con honores  en ingeniería por la Universidad de Salford, Lancashire,Inglaterra, y MBA por la Universidad Herriot Watt de Edimburgo, Escocia.

Keithley Instruments se encuentra representada en España  por la empresa Instrumentos de Medida, S.L.