Wuhan Tabebuia Technology Co., Ltd.

Обзор Использование системных платформ и оборудования с открытым исходным кодом для изучения малых базовых станций является важным направлением исследований в области радио и беспроводной связи LTE.Традиционное коммерческое оборудование базовых станций дорого, имеет длительные циклы разработки, высокую операционную сложность и громоздкие изменения функциональности.Для решения вопроса сложных изменений функциональности и длительных циклов разработки в исследовании базовых станций беспроводной связи LTE, the proposed solution adopts the open-source OAI 5G and srsRAN software systems and a software-defined radio (SDR) hardware platform to build real-time operating base stations for research on interactions with terminalsЭтот подход позволяет избежать проблем громоздких и дорогих базовых станций с длительными циклами разработки, повышая эффективность исследований базовых станций и терминальных взаимодействий. Решение Основанная на серии программно-определяемого радиоаппарата USRP-LW/SDR-LW, в сочетании с программными платформами, такими как srsRAN и OpenAirInterface (OAI) 5G,может быть построена базовая станция и терминал моделирования 4G/5GИспользуя различные модели программно-определенного радиоаппаратура и различные параметры конфигурации базовой станции, можно достичь различных функциональных возможностей.Эта система может полностью имитировать протокол с конца на конец, точно моделировать базовую станцию, терминал и основную сеть, соблюдая при этом соответствующие спецификации протокола 3GPP.Он поддерживает интеграцию с коммерческим оборудованием (таким как коммерческие терминалы и основные сети) и позволяет вторичную разработку на основе протокола стека. На рисунке 1 показана архитектура системы LTE, состоящая из трех частей: базовой сети (EPC), базовой станции (eNB) и пользователя (UE).Каждая часть реализует свои соответствующие функции в соответствии с протоколом 3GPP LTEНа стороне UE архитектура включает в себя такие функции, как PHY, MAC, RLC, PDCP и RRC. UE взаимодействует с eNB для обмена данными восходящей и нисходящей связи через воздушный интерфейс.В середине - архитектура eNB, который включает в себя воздушный интерфейс с UE и интерфейсы S1-U и S1-MME с основной сетью.и P-GW. На рисунке 2 показана архитектура системы NR. Радиоинтерфейс 5G наследует стек протокола 4G, с дополнительным слоем SDAP, введенным в плоскость пользователя для обозначения качества обслуживания (QoS).Архитектура системы 5G также разделена на три части.: пользователь (UE), базовая станция 5G (gNodeB) и основная сеть (5GC).

Обзор Технология большого масштаба Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) является ключевой технологией в сетевой связи 5G.Он использует крупномасштабные антенны для эффективной передачи и приема сигналаУвеличив количество антенн,крупномасштабная технология MIMO может значительно повысить емкость канала и эффективность спектра системы без необходимости дополнительных ресурсов спектра или мощности передачи;Чтобы реализовать видение 5G и удовлетворить критические требования к производительности для эффективности спектра, необходимо создать прототип и подтвердить крупномасштабные MIMO и другие связанные с ними технологии.Поскольку только компьютерные симуляции не могут решить многие из сложных нерешенных вопросов, необходимо разработать прототипы систем, которые могут работать в режиме реального времени при реальных условиях канала и передавать/принимать реальные радиочастотные сигналы.которая сочетает в себе программное обеспечение для моделирования на компьютере с программно-определяемой радиоплатформой (SDR), может решать эти проблемы, облегчая переход от теоретического моделирования к практическому применению и тем самым ускоряя разработку коммуникационных систем следующего поколения. Решение Это решение реализовано с использованием LuowaveUSRP-LW N321платформа, которая в основном состоит из программируемого RF-фронта USRP-LW N321, серверов, коммутаторов и источника часовOctoClock-LW-G. Диаграмма настройки Рекомендуемая модель ВUSRP-LW N321является сетевым программно-определенным радиосвязи, которое может обеспечить надежность и отказоустойчивость для развертывания в крупномасштабных и распределенных беспроводных системах.Это высокопроизводительный SDR, который использует уникальную RF конструкцию, чтобы предложить 2 RX и 2 TX каналов в половине ширины RU размераГибкая архитектура синхронизации поддерживает ссылку на часы 10 МГц, ссылку на время PPS для внешних входов TX LO и RX LO, что позволяет создать фазно-связную тестовую платформу MIMO. OctoClock-LW-Gявляется системой распределения устройств для высокоточных источников часов. Она очень полезна для пользователей, которые хотят установить многоканальную систему и синхронизировать с общим временем отсчета.мы можем использовать OctoClock-G для выполнения последовательных операций на USRP N210 и синхронизировать с системойЭто позволяет использовать много фазовых массивов, таких как формирование луча, поиск направления сверхвысокого разрешения, комбинация разнообразия или проектирование передатчиков MIMO.

Обзор решения USRP 5G миллиметровой волны Поскольку спрос на ультравысокую передачу данных, низкую задержку и большую емкость на рынке мобильной связи растет все сильнее,В связи с этим, в связи с тем, что в настоящее время в сетях существует большое количество беспроводных радиочастот, в связи с этим необходимо разработать другие частотные полосы беспроводных технологий 5G..   Так называемая миллиметровая волна 5G, согласно протоколу 3GPP 38.101, 5G NR в основном использует две частотные полосы: частотную полосу FR1 и частотную полосу FR2.Диапазон частот FR1 составляет 450MHz - 6GHz, также известный как полоса частот под 6 ГГц; диапазон частот FR2 составляет 24,25 ГГц - 52,6 ГГц, обычно называемый миллиметровой волной.     Преимущества 5G mmWave Высокая скорость и большая вместимость: mmWave может обеспечивать чрезвычайно высокую скорость передачи данных с максимальной скоростью до 30 Гбит/с, поддерживая одновременное соединение большого количества устройств,и подходит для таких сценариев, как прямая трансляция высоко-видео и виртуальной реальности. Низкая задержка: Технология mmWave может достичь более быстрого ответа, уменьшая задержку связи.такие как автономное вождение и дистанционное управление. Высокая направляемость: мм-волна имеет хорошую направленность и узкие лучи, что способствует точному позиционированию и передаче, и может улучшить безопасность сигнала и уменьшить помехи. Характеристики при любой погоде: Распространение мм-волн значительно меньше зависит от климата и имеет характеристики для всех погодных условий. В настоящее время USRP-передатчики могут отправлять и принимать радиочастотные сигналы ниже 6 ГГц, охватывая частотную полосу Sub6G.Модули расширения мм-волндля USRP, который может преобразовывать сигналы промежуточной частоты в диапазон частот mmWave, тем самым помогая пользователям быстро установить системы мобильной связи 5G mmWave.   Решение Система связи 5G с миллиметровыми волнами построена на основе серии программно-определенных радиоплатформ USRP-LW/SDR-LW,модули расширения миллиметровой волны и программная платформа OpenAirInterface (OAI) 5GОн выполняет функцию моделирования сетевой среды 5G NSA/SA и может поддерживать исследование связанных технологий для 5G-миллиметровой связи.Используя различные типы программно-определенного радиоаппарата и различные параметры конфигурации базовой станции, можно выполнять различные функции. Эта система может полностью моделировать протокольный стек от конца к концу, полностью моделировать базовые станции, терминалы и основные сети и соответствовать соответствующим спецификациям протокола 3GPP.Он поддерживает интерфейс с коммерческим оборудованием и поддерживает вторичную разработку на основе протокола стека.   Диаграмма настройки Со стороны базы: Он состоит из одного высокопроизводительного радио независимого устройства SDR-LW 2974, один модуль расширения миллиметровой волны, модуль преобразования вверх и один модуль преобразования вниз, и две миллиметровые антенны рога.     Стерминалная сторона: Он состоит из программного радиоустройства USRP-LW B210, миллиметроволновый модуль расширения, модуль преобразования вверх, модуль преобразования вниз, верхний компьютер и две миллиметроволновые антенны.         Сопутствующие продукты Требования к обработке 5G-NR намного выше, чем у 4G, что требует высокопроизводительных устройств SDR или даже более продвинутых ПК в качестве хост-компьютера для USRP.Через сопутствующий модуль расширения миллиметровой волны и конвертер, можно поддерживать непрерывную конверсию частот от 24 ГГц до 44 ГГц, что отвечает исследовательским потребностям в 5G-миллиметровой связи. (1) Серия SDR-LWСерия SDR-LW представляет собой высокопроизводительное автономное устройство SDR, выпущенное компанией Luoguang Electronics.Работая в синергии с процессором Intel X86 и FPGA, гибкость программно-определяемого радиооборудования повышается.и передняя часть реализует передачу сигнала для базовых станций и терминальных устройств через антенны рогаИнтегрированная конструкция позволяет быстро создавать прототипы высокопроизводительных мобильных беспроводных систем связи.SDR-LW 2974иSDR-LW 3980 модели: (2) Серия USRP-LWUSRP-LW N321 является высокопроизводительным программно-определенным радиоустройством с мгновенной полосой передачи до 200 МГц, поддерживающим конфигурацию MIMO и оснащенным высокоскоростным ADC и DAC.Он может выполнять сложные задачи обработки сигнала и удовлетворять различным требованиям беспроводной связи.На ПК, подключенном к USRP-LW N321, устанавливаются мягкие базовые станции и мягкие терминалы для реализации функций беспроводного протокола NR.USRP-LW N321 завершает цифровое-аналоговое преобразование и завершает функции передачи и приема на RF-конце. Базовый процессор USRP-LW N321 использует Xilinx Zynq-7100 SoC, интегрирующий крупномасштабный программируемый пользователем FPGA и двухъядерный процессор ARM,обеспечение сильной поддержки обработки в режиме реального времени и с низкой задержкойИспользуя порты SFP + и QSFP +, USRP-LW N321 может передавать потоки данных I / Q с высокой пропускной способностью на хост-ПК или FPGA-сопроцессор, отвечая требованиям высокоскоростной обработки данных.Поддерживает удаленные задачи, такие как обновление программного обеспечения, перезагрузка и заводские сбросы, тем самым упрощая управление и управление радиосетью.