Giải pháp

Tổng quan Sử dụng các nền tảng hệ thống nguồn mở và phần cứng để nghiên cứu các trạm cơ sở quy mô nhỏ là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực truyền thông không dây vô tuyến và LTE.Thiết bị trạm cơ sở thương mại truyền thống đắt tiền, có chu kỳ phát triển dài, phức tạp hoạt động cao và thay đổi chức năng phức tạp.Để giải quyết vấn đề thay đổi chức năng phức tạp và chu kỳ phát triển dài trong nghiên cứu các trạm cơ sở truyền thông không dây 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 terminalsCách tiếp cận này tránh các vấn đề của các trạm cơ sở cồng kềnh và đắt tiền với chu kỳ phát triển dài, cải thiện hiệu quả nghiên cứu về các trạm cơ sở và tương tác đầu cuối. Giải pháp Dựa trên loạt phần cứng vô tuyến được xác định bằng phần mềm USRP-LW / SDR-LW, kết hợp với các nền tảng phần mềm như srsRAN và OpenAirInterface (OAI) 5G,một trạm căn cứ và đầu cuối mô phỏng 4G/5G có thể được xây dựngBằng cách sử dụng các mô hình khác nhau của phần cứng vô tuyến được xác định bởi phần mềm và các tham số cấu hình trạm gốc khác nhau, các chức năng khác nhau có thể đạt được.Hệ thống này có thể mô phỏng đầy đủ các giao thức cuối-to-end ngăn xếp, mô hình chính xác trạm gốc, đầu cuối và mạng lõi, đồng thời tuân thủ các thông số kỹ thuật giao thức 3GPP tương ứng.Nó hỗ trợ tích hợp với thiết bị thương mại (như thiết bị đầu cuối thương mại và mạng cốt lõi) và cho phép phát triển thứ cấp dựa trên ngăn xếp giao thức. Hình 1 cho thấy kiến trúc hệ thống LTE, bao gồm ba phần: mạng cốt lõi (EPC), trạm cơ sở (eNB) và người dùng (UE).Mỗi phần thực hiện các chức năng tương ứng của nó theo ngăn xếp giao thức 3GPP LTEVề phía UE, kiến trúc bao gồm các chức năng như PHY, MAC, RLC, PDCP và RRC. UE giao tiếp với eNB để trao đổi dữ liệu uplink và downlink thông qua giao diện trên không.Ở giữa là kiến trúc eNB, bao gồm giao diện không khí với UE và giao diện S1-U và S1-MME với mạng cốt lõi.và P-GW. Hình 2 cho thấy kiến trúc hệ thống NR. Giao diện vô tuyến 5G thừa hưởng ngăn xếp giao thức 4G, với một lớp SDAP bổ sung được đưa vào mặt bằng người dùng để đánh dấu Chất lượng Dịch vụ (QoS).Kiến trúc hệ thống 5G cũng được chia thành ba phần: người dùng (UE), trạm cơ sở 5G (gNodeB) và mạng cốt lõi (5GC).

Tổng quan Công nghệ Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) quy mô lớn là một công nghệ quan trọng trong truyền thông mạng 5G.Nó sử dụng mảng ăng-ten quy mô lớn để đạt được truyền tín hiệu hiệu quả và nhậnBằng cách tăng số lượng ăng-ten,Công nghệ MIMO quy mô lớn có thể cải thiện đáng kể dung lượng kênh và hiệu quả quang phổ của hệ thống mà không cần thêm nguồn quang phổ hoặc công suất truyềnĐể thực hiện tầm nhìn 5G và đáp ứng các yêu cầu hiệu suất quan trọng cho hiệu quả quang phổ, điều cần thiết là tạo ra nguyên mẫu và xác nhận MIMO quy mô lớn và các công nghệ liên quan khác.Vì mô phỏng dựa trên máy tính một mình không thể giải quyết nhiều vấn đề phức tạp chưa được giải quyết, cần phải phát triển các hệ thống nguyên mẫu có thể hoạt động trong thời gian thực trong điều kiện kênh thực tế và truyền / nhận tín hiệu RF thực.kết hợp phần mềm mô phỏng trên máy tính với nền tảng vô tuyến được xác định bởi phần mềm (SDR), có thể giải quyết những thách thức này, tạo thuận lợi cho quá trình chuyển từ mô phỏng lý thuyết sang ứng dụng thực tế và do đó đẩy nhanh sự phát triển các hệ thống truyền thông thế hệ tiếp theo. Giải pháp Giải pháp này được thực hiện bằng cách sử dụng LuowaveUSRP-LW N321nền tảng, chủ yếu bao gồm phần mềm RF USRP-LW N321, máy chủ, công tắc và nguồn đồng hồOctoClock-LW-G. Biểu đồ thiết lập Mô hình được khuyến cáo CácUSRP-LW N321là một đài phát thanh được xác định bằng phần mềm mạng có thể cung cấp tính tin cậy và khả năng chịu lỗi để triển khai trong các hệ thống không dây quy mô lớn và phân tán.Nó là một SDR hiệu suất cao sử dụng một thiết kế RF độc đáo để cung cấp 2 kênh RX và 2 kênh TX trong một kích thước RU nửa chiều rộngKiến trúc đồng bộ linh hoạt hỗ trợ tham chiếu đồng hồ 10 MHz, tham chiếu thời gian PPS cho đầu vào TX LO và RX LO bên ngoài, cho phép nền tảng thử nghiệm MIMO phù hợp pha. OctoClock-LW-Glà một hệ thống phân bổ thiết bị cho các nguồn đồng hồ chính xác cao. Nó rất hữu ích cho người dùng muốn thiết lập một hệ thống đa kênh và đồng bộ hóa với thời gian tham chiếu chung. Ví dụ,chúng ta có thể sử dụng OctoClock-G để thực hiện các hoạt động liên kết trên USRP N210 và đồng bộ hóa với hệ thốngĐiều này cho phép nhiều ứng dụng mảng phân đoạn, chẳng hạn như hình thành chùm tia, tìm hướng siêu độ phân giải, kết hợp đa dạng hoặc thiết kế máy thu MIMO.

5G Millimeter Wave USRP Giải pháp tổng quan Khi nhu cầu truyền dữ liệu cực cao, độ trễ thấp và công suất lớn trên thị trường truyền thông di động ngày càng tăng mạnh,ngành công nghiệp truyền thông cần phát triển các băng tần khác của công nghệ không dây 5G để giảm bớt áp lực hiện tại đối với việc sử dụng phổ không dây trong mạng.   Cái gọi là sóng milimet 5G, theo giao thức 3GPP 38.101, 5G NR chủ yếu sử dụng hai băng tần: băng tần FR1 và băng tần FR2.Phạm vi tần số của băng tần FR1 là 450MHz - 6GHz, còn được gọi là băng tần Sub-6GHz; phạm vi tần số của băng tần FR2 là 24,25GHz - 52,6GHz, thường được gọi là sóng milimet.     Ưu điểm của 5G mmWave Tốc độ cao và công suất lớn: mmWave có thể cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cực kỳ cao, với tốc độ đỉnh đạt 30 Gbps, hỗ trợ kết nối đồng thời của một số lượng lớn các thiết bị,và phù hợp với các kịch bản như phát trực tiếp củađịnh nghĩa video và thực tế ảo. Tốc độ trễ thấp: Công nghệ mmWave có thể đạt được phản hồi nhanh hơn bằng cách giảm độ trễ truyền thông. Nó rất thân thiện với các kịch bản đòi hỏi truyền dữ liệu thời gian thực,như lái xe tự động và điều khiển từ xa. Hướng dẫn cao: mmWave có tính hướng tốt và chùm chùm hẹp, điều này thuận lợi cho vị trí và truyền chính xác, và có thể cải thiện an ninh tín hiệu và giảm nhiễu. Đặc điểm trong mọi thời tiết: Sự lan truyền sóng mm ít bị ảnh hưởng bởi khí hậu hơn nhiều và có các đặc điểm mọi thời tiết. Hiện tại, các máy thu phát USRP có thể gửi và nhận tín hiệu RF dưới 6 GHz, bao gồm băng tần Sub6G. Để đáp ứng các yêu cầu của NR FR2, LUOWAVE đã tùy chỉnh sâuMô-đun mở rộng sóng mmcho USRP, có thể chuyển đổi tín hiệu tần số trung gian sang băng tần số mmWave, do đó giúp người dùng nhanh chóng thiết lập hệ thống truyền thông di động 5G mmWave.   Giải pháp Hệ thống truyền thông sóng milimet 5G được xây dựng dựa trên loạt nền tảng vô tuyến được xác định bằng phần mềm USRP-LW / SDR-LW,Các mô-đun mở rộng sóng milimet và nền tảng phần mềm 5G OpenAirInterface (OAI)Nó có chức năng mô phỏng môi trường mạng NSA / SA 5G và có thể hỗ trợ việc khám phá các công nghệ liên quan cho truyền thông sóng milimet 5G.Thông qua việc sử dụng các loại phần cứng vô tuyến được xác định bằng phần mềm khác nhau và các tham số cấu hình trạm cơ sở khác nhau, các chức năng khác nhau có thể đạt được. Hệ thống này có thể mô phỏng đầy đủ ngăn xếp giao thức từ đầu đến cuối, mô phỏng đầy đủ các trạm cơ sở, đầu cuối và mạng cốt lõi và đáp ứng các thông số kỹ thuật giao thức 3GPP tương ứng.Nó hỗ trợ giao diện với thiết bị thương mại và hỗ trợ phát triển thứ cấp dựa trên protocol stack.   Biểu đồ thiết lập Bên trạm cơ sở: Nó bao gồm một thiết bị vô tuyến độc lập hiệu suất cao SDR-LW 2974, một mô-đun chuyển đổi lên và một mô-đun chuyển đổi xuống, và hai ăng-ten còi sóng milimet.     Mặt đầu cuối: Nó bao gồm một thiết bị vô tuyến được xác định bởi phần mềm USRP-LW B210, một mô-đun chuyển đổi lên của mô-đun mở rộng sóng milimet, một mô-đun chuyển đổi xuống, một máy tính phía trên, và hai ăng-ten còi sóng milimet.         Sản phẩm liên quan Yêu cầu xử lý của 5G-NR cao hơn nhiều so với 4G, do đó đòi hỏi các thiết bị SDR hiệu suất cao hoặc thậm chí các máy tính tiên tiến hơn như máy tính chủ cho USRP.Thông qua mô-đun mở rộng sóng milimet kèm theo và chuyển đổi lên, chuyển đổi tần số liên tục từ 24GHz đến 44GHz có thể được hỗ trợ, đáp ứng nhu cầu nghiên cứu của truyền thông sóng milimet 5G. (1) Dòng SDR-LWDòng SDR-LW là một thiết bị độc lập SDR hiệu suất cao được phát hành bởi Luoguang Electronics. Nó bao gồm bộ xử lý trên máy, FPGA và RF front-end.Bằng cách làm việc phối hợp với bộ xử lý Intel X86 và FPGA, tính linh hoạt của thiết bị vô tuyến được xác định bằng phần mềm được tăng cường.và đầu tiên nhận ra truyền tín hiệu cho các trạm cơ sở và thiết bị đầu cuối thông qua ăng-ten còi. Khung thiết kế tích hợp cho phép nó nhanh chóng xây dựng nguyên mẫu của hệ thống truyền thông không dây di động hiệu suất cao.SDR-LW 2974vàSDR-LW 3980 Mô hình: (2) USRP-LW SeriesUSRP-LW N321 là một thiết bị vô tuyến được xác định bằng phần mềm hiệu suất cao với băng thông ngay lập tức lên đến 200 MHz RF front-end, hỗ trợ cấu hình MIMO và được trang bị ADC và DAC tốc độ cao.Nó có thể xử lý các nhiệm vụ xử lý tín hiệu phức tạp và đáp ứng các yêu cầu liên lạc không dây khác nhau.Các trạm cơ sở mềm và đầu cuối mềm được thiết lập trên máy tính được kết nối với USRP-LW N321 để thực hiện các chức năng ngăn xếp giao thức không dây NR.USRP-LW N321 hoàn thành chuyển đổi từ kỹ thuật số sang analog và hoàn thành các chức năng phát và nhận ở đầu RF. Bộ vi xử lý baseband của USRP-LW N321 sử dụng Xilinx Zynq-7100 SoC, tích hợp một FPGA có thể lập trình bởi người dùng quy mô lớn và CPU ARM hai lõi,cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho xử lý thời gian thực và độ trễ thấpBằng cách sử dụng các cổng SFP + và QSFP +, USRP-LW N321 có thể truyền luồng dữ liệu I / Q thông lượng cao đến máy tính chủ hoặc đồng xử lý FPGA, đáp ứng các yêu cầu xử lý dữ liệu tốc độ cao.Nó hỗ trợ các nhiệm vụ thực thi từ xa, chẳng hạn như cập nhật phần mềm, khởi động lại và thiết lập lại nhà máy, do đó đơn giản hóa việc kiểm soát và quản lý mạng vô tuyến.

Tổng quan Khi chúng ta bước vào kỷ nguyên 6G, các băng tần liên lạc không dây đang tiến tới phạm vi cao hơn như sóng milimet và terahertz,dần chồng chéo với tần số cảm biến radar truyền thốngTích hợp cảm biến và truyền thông trên cùng một phổ không chỉ tăng cường việc sử dụng các nguồn phổ mà còn giảm bớt sự khan hiếm của các nguồn phổ không dây truyền thống.Nói đơn giản, công nghệ cảm biến và truyền thông tích hợp liên quan đến việc thêm các khả năng giống như radar (cảm biến) vào các mạng truyền thông di động di động hiện có của chúng tôi (giao tiếp),cho phép phát hiện và theo dõi các đối tượng xung quanh như máy bay không người lái, xe hơi, hoặc tàu. Theo nghĩa hẹp, cảm biến và truyền thông tích hợp đề cập đến các hệ thống truyền thông có khả năng đo khoảng cách, đo tốc độ, đo góc, hình ảnh, phát hiện mục tiêu, theo dõi mục tiêu,và nhận dạng mục tiêu, ban đầu được gọi là "tích hợp radar-giao tiếp". Trong một ý nghĩa rộng hơn, cảm biến và truyền thông tích hợp đề cập đến các hệ thống truyền thông có thể nhận thấy các thuộc tính và trạng thái của tất cả các dịch vụ, mạng, người dùng, thiết bị đầu cuối,và các đối tượng môi trường, có khả năng vượt qua khả năng của radar truyền thống trong cảm biến. Giải pháp Kiến trúc tổng thể của nền tảng phần cứng hệ thống cảm biến và truyền thông tích hợp được hiển thị trong hình 1.phần cứng vô tuyến được xác định bằng phần mềm SDR-LW/USRP-LW phục vụ như bộ thu truyền cảm biến và truyền thông tích hợpTrong khi truyền tín hiệu để phục vụ người dùng truyền thông, nó cũng nhận tín hiệu vang vọng để cho phép phát hiện nhiều mục tiêu. Mô hình được khuyến cáo CácDòng SDR-LWlà một thiết bị độc lập hiệu suất cao SDR (radio được xác định bởi phần mềm) được tung ra bởi Luoguang Electronics, bao gồm bộ xử lý trên máy, FPGA và RF front-end.Bằng cách tận dụng hoạt động hợp tác của bộ xử lý Intel X86 và FPGA, tính linh hoạt của thiết bị vô tuyến được xác định bằng phần mềm được tăng cường.dù trong nhà hay ngoài trời.