Wuhan Tabebuia Technology Co., Ltd.

Résumé L'utilisation de plateformes et de matériel système open source pour étudier les stations de base à petite échelle est une direction importante de la recherche dans les domaines des communications sans fil radio et LTE.L'équipement traditionnel des stations de base commerciales est coûteux, a de longs cycles de développement, une grande complexité opérationnelle et des changements de fonctionnalité encombrants.Pour répondre à la question des changements de fonctionnalité complexes et des cycles de développement longs dans l'étude des stations de base de communication sans fil 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 terminalsCette approche évite les problèmes de stations de base volumineuses et coûteuses avec de longs cycles de développement, améliorant l'efficacité de la recherche sur les stations de base et les interactions avec les terminaux. Solution Basé sur la série USRP-LW/SDR-LW de matériel radio défini par logiciel, combiné à des plateformes logicielles telles que srsRAN et OpenAirInterface (OAI) 5G,une station de base et un terminal de simulation 4G/5G peuvent être construitsEn utilisant différents modèles de matériel radio défini par logiciel et divers paramètres de configuration de la station de base, différentes fonctionnalités peuvent être obtenues.Ce système peut entièrement simuler la pile de protocole de bout en bout, modélise avec précision la station de base, le terminal et le réseau central, tout en respectant les spécifications correspondantes du protocole 3GPP.Il prend en charge l'intégration avec les équipements commerciaux (tels que les terminaux commerciaux et les réseaux de base) et permet le développement secondaire basé sur la pile de protocoles. La figure 1 montre l'architecture du système LTE, composée de trois parties: le réseau central (EPC), la station de base (eNB) et l'utilisateur (UE).Chaque partie met en œuvre ses fonctions correspondantes selon la pile de protocoles 3GPP LTESur le côté UE, l'architecture comprend des fonctions telles que PHY, MAC, RLC, PDCP et RRC. L'UE communique avec l'eNB pour l'échange de données de liaison ascendante et descendante via l'interface aérienne.Au milieu est l'architecture eNB, qui comprend l'interface aérienne avec l'UE et les interfaces S1-U et S1-MME avec le réseau central.et P-GW. La figure 2 montre l'architecture du système NR. L'interface radio 5G hérite de la pile de protocoles 4G, avec une couche SDAP supplémentaire introduite dans le plan utilisateur pour marquer la qualité de service (QoS).L'architecture du système 5G est également divisée en trois parties: l'utilisateur (UE), la station de base 5G (gNodeB) et le réseau central (5GC).

Résumé La technologie MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) à grande échelle est une technologie clé dans les communications réseau 5G.Il utilise des antennes à grande échelle pour obtenir une transmission et une réception efficaces du signalEn augmentant le nombre d'antennes,la technologie MIMO à grande échelle peut améliorer considérablement la capacité des canaux et l'efficacité spectrale du système sans nécessiter de ressources spectrales supplémentaires ni de puissance de transmissionPour réaliser la vision 5G et répondre aux exigences critiques de performance en matière d'efficacité spectrale, il est essentiel de créer des prototypes et de valider des MIMO à grande échelle et d'autres technologies connexes.Comme les simulations informatisées ne peuvent à elles seules résoudre bon nombre des problèmes complexes non résolus, il est nécessaire de développer des prototypes de systèmes capables de fonctionner en temps réel dans des conditions réelles de canal et de transmettre/recevoir des signaux RF réels.qui combine un logiciel de simulation sur ordinateur avec une plateforme de radio définie par logiciel (SDR), peut relever ces défis, en facilitant la transition de la simulation théorique à l'application pratique et en accélérant ainsi le développement de systèmes de communication de nouvelle génération. Solution Cette solution est mise en œuvre en utilisant LuowaveUSRP-LW N321plateforme, qui se compose principalement du front-end RF programmable USRP-LW N321, serveurs, commutateurs et source d'horlogeOctoClock-LW-G. Diagramme de configuration Modèle recommandé LeUSRP-LW N321est une radio réseau définie par logiciel qui peut fournir une fiabilité et des capacités de tolérance aux pannes pour le déploiement dans des systèmes sans fil distribués et à grande échelle.Il s'agit d'un SDR de haute performance qui utilise une conception RF unique pour offrir 2 canaux RX et 2 TX dans une taille RU de moitié de largeurL'architecture de synchronisation flexible prend en charge une référence d'horloge de 10 MHz, une référence de temps PPS pour les entrées TX LO et RX LO externes, permettant une plateforme de test MIMO cohérente en phase. OctoClock-LW-Gest un système d'allocation de périphériques pour les sources d'horloge de haute précision. Il est très utile pour les utilisateurs qui souhaitent établir un système multicanal et se synchroniser à une heure de référence commune.Nous pouvons utiliser OctoClock-G pour effectuer des opérations cohérentes sur USRP N210 et synchroniser avec le systèmeCela permet de nombreuses applications de réseau phasé, telles que la formation de faisceaux, la recherche de direction à super-résolution, la combinaison de diversité ou la conception d'émetteurs-récepteurs MIMO.

Résumé de la solution USRP pour les ondes millimétriques 5G Comme la demande de transmission de données ultra-haute, de faible latence et de grande capacité sur le marché des communications mobiles est de plus en plus forte,l'industrie des communications doit développer d'autres bandes de fréquences de la technologie sans fil 5G pour atténuer la pression actuelle sur l'utilisation du spectre sans fil dans les réseaux.   La soi-disant onde millimétrique 5G, selon le protocole 3GPP 38.101, 5G NR utilise principalement deux bandes de fréquences: la bande de fréquence FR1 et la bande de fréquence FR2.La gamme de fréquences de la bande de fréquences FR1 est de 450 MHz à 6 GHz, également connue sous le nom de bande de fréquences sous 6 GHz; la gamme de fréquences de la bande de fréquences FR2 est de 24,25 GHz à 52,6 GHz, généralement appelée onde millimétrique.     Les avantages de la 5G en mmWave Haute vitesse et grande capacité: mmWave peut fournir une vitesse de transmission de données extrêmement élevée, avec un débit maximal atteignant 30 Gbps, permettant la connexion simultanée d'un grand nombre d'appareils,et adapté à des scénarios tels que la diffusion en direct devidéo de définition et réalité virtuelle. Faible latence: La technologie mmWave permet d'obtenir une réponse plus rapide en réduisant la latence de communication.comme la conduite autonome et la télécommande. Directivité élevée: Les ondes mm ont une bonne directivité et des faisceaux étroits, ce qui favorise un positionnement et une transmission précis, et peuvent améliorer la sécurité du signal et réduire les interférences. Caractéristiques pour toutes les conditions météorologiques La propagation des ondes mm est beaucoup moins affectée par le climat et présente des caractéristiques pour toutes les conditions météorologiques. Actuellement, les émetteurs-récepteurs USRP peuvent envoyer et recevoir des signaux RF inférieurs à 6 GHz, couvrant la bande de fréquences Sub6G.Modules d'expansion d'ondes mmPour l'USRP, qui peut convertir les signaux de fréquences intermédiaires en bande de fréquences mmWave, aidant ainsi les utilisateurs à mettre en place rapidement des systèmes de communication mobile 5G mmWave.   Solution Le système de communication 5G à ondes millimétriques est construit sur la base de la série USRP-LW/SDR-LW de plateformes radio définies par logiciel,les modules d'expansion à ondes millimétriques et sa plateforme logicielle OpenAirInterface (OAI) 5GIl a pour fonction de simuler l'environnement réseau 5G NSA/SA et peut soutenir l'exploration de technologies connexes pour la communication 5G à ondes millimétriques.Grâce à l'utilisation de différents types de matériel radio défini par logiciel et de différents paramètres de configuration de la station de base, différentes fonctions peuvent être réalisées. Ce système peut simuler complètement la pile de protocoles de bout en bout, simuler complètement les stations de base, les terminaux et les réseaux de base et répondre aux spécifications correspondantes du protocole 3GPP.Il prend en charge l'interface avec les équipements commerciaux et prend en charge le développement secondaire basé sur la pile de protocoles.   Diagramme de configuration Du côté de la station de base: Il est composé d'un dispositif radio indépendant de haute performance SDR-LW 2974, un module d'expansion à ondes millimétriques, un module de conversion vers le haut et un module de conversion vers le bas, et deux antennes à cornes à ondes millimétriques.     Côté du terminal: Il est composé d'un dispositif radio défini par logiciel USRP-LW B210, un module de conversion vers le haut, un module de conversion vers le bas, un ordinateur supérieur et deux antennes à cornes à ondes millimétriques.         Produits connexes Les exigences de traitement de la 5G-NR sont beaucoup plus élevées que celles de la 4G, ce qui nécessite des périphériques SDR haute performance ou des PC encore plus avancés comme ordinateur hôte pour USRP.Grâce au module d'expansion d'onde millimétrique et au convertisseur, la conversion continue de fréquence de 24 GHz à 44 GHz peut être prise en charge, répondant ainsi aux besoins de recherche de la communication 5G à ondes millimétriques. (1) Série SDR-LWLa série SDR-LW est un appareil autonome SDR haute performance lancé par Luoguang Electronics.En travaillant en synergie avec le processeur Intel X86 et FPGA, la flexibilité des équipements radio définis par logiciel est améliorée.et le front-end réalise la transmission du signal pour les stations de base et les terminaux par antennes à corneLe cadre de conception intégrée lui permet de construire rapidement des prototypes de systèmes de communication sans fil mobiles hautes performances.SDR-LW 2974etSDR-LW 3980 les modèles: (2) Série USRP-LWUSRP-LW N321 est un dispositif radio défini par logiciel à haute performance doté d'une bande passante instantanée allant jusqu'à 200 MHz RF, prenant en charge la configuration MIMO et équipé d'un ADC et d'un DAC à haute vitesse.Il peut gérer des tâches complexes de traitement des signaux et répondre à diverses exigences de communication sans fil.Les stations de base et les terminaux mous sont installés sur le PC connecté à l'USRP-LW N321 pour mettre en œuvre les fonctions de pile de protocole sans fil NR.USRP-LW N321 complète la conversion numérique-analogique et complète les fonctions d'émission et de réception à l'extrémité RF. Le processeur à bande de base de l'USRP-LW N321 adopte le SoC Xilinx Zynq-7100, intégrant un FPGA programmable à grande échelle et un processeur ARM dual-core,fournissant un support solide pour le traitement en temps réel et à faible latenceEn utilisant des ports SFP+ et QSFP+, l'USRP-LW N321 peut transmettre des flux de données I/Q à haut débit vers le PC hôte ou le coprocesseur FPGA, répondant aux exigences du traitement de données à grande vitesse.Il prend en charge les tâches d'exécution à distance, tels que la mise à jour logicielle, le redémarrage et la réinitialisation d'usine, simplifiant ainsi le contrôle et la gestion du réseau radio.