软件无线电技术(SDR)已经有近 30 年的发展历史,开始出于灵活性的技术优势只应用于军事领域,如今已经开始逐步渗透到了无线电工程应用的诸多领域,例如测控技术、雷达技术和移动通信技术。从广义定义上看,SDR 就是通讯的物理层可以通过软件去定义一部分或者全部通过软件定义。从应用上看,基本所有的商用基站包括终端都是 SDR 的设备,这些系统中包含通用 FPGA,可以对物理层做相关的更改。终端设备,比如在高通的芯片里,有 DSP 进行数字信号的处理,在基带处理器中,DSP 可以进行 turbo 编译码。

 

在 5G 的原型化阶段,毫米波通道探测、Massive MIMO、超高密度网络,以及多载波滤波等关键技术的验证面临巨大的挑战,这需要在测试设备上做出快速相应协议的变化,推出可以灵活扩展通道数量,自定义测试 IP,灵活覆盖射频频段的需求。SDR 技术中的 DSP 和 FPGA 具有可编程性,可以为 5G 技术验证带来极大的灵活性。

 

NI 参展 EDI-CON

 


Ettus Research(NI 子公司)营销总监 Manuel Uhm

 

NI 兼具软硬件,平台优势尽显
SDR 技术包含硬件部分和软件部分,在硬件部分,射频前端最难,因为用户要根据不同的需求设置不同的频段,因此要选择合适的射频前端做相关的处理。在软件方面,有些做系统设计的工程师只懂软件,不了解底层硬件,因此无法进行 FPGA 的编程,如果重新学习 FPGA 编程,成本耗费很高。

 

NI 的技术优势在于拥有强大的软件平台和硬件平台。Ettus Research(NI 子公司)营销总监 Manuel Uhm 解释,“NI 是一个平台化的厂商,在硬件上面,我们根据客户的需求提供不同的射频前端,实现不同频段。在软件上,为了简化用户设计,我们给用户提供可视化的 LabVIEW 软件,用户通过可视化按钮就可以快速实现 FPGA 编程,这样可以加速 FPGA 开发效率,他们不需要研究硬件设计,可以把更多更精力用于研究通信算法。”

 

牵手全球合作伙伴,共同推动 5G 技术发展
5G 可谓是当前最火的通信技术,几乎全球的运营商都在为 5G 商用进行技术研发,但是 5G 技术的研发不是凭借一家公司的一技之长就能实现,需要联合产业界各个环节共同推动。NI 在 5G 的研发上也联合芯片厂商、研究机构、终端厂商等合作伙伴做了大量推进工作。

 

Manuel Uhm 介绍,“NI 在 5G 技术研发上投入很早,从早期的 research Prototype 开始,NI 就已经开始介入,2010 年 NI 就制定了射频领先计划,我们跟国内外很多领先机构进行 5G 应用研究,包括 Massive Mimo、毫米波系统等。在 Massive Mimo 领域,我们的合作伙伴包括隆德大学、英特尔和国内的东南大学等。在毫米波应用领域,我们的合作伙伴包括诺基亚、北京邮电大学等公司和学校。从研究成果来看,在最新的 MWC 上,我们与 Qorvo 做了 PA 测试,与三星合作互操作性测试。今年大的亮点是厂商会做 IODT 测试,所谓 IODT 就是一个互操作性测试。可能基站厂商和终端厂商是两家不同的公司,比如:爱立信提供基站,华为、诺基亚提供手机,它们的设备如何进行联调?我们与三星合作,用毫米波系统做这个系统的用户模拟,去与它们基站进行对调,未来可以将这样的系统复制到中国的客户那里。”

 


NI 与 Qorvo 做的 PA 测试

 

USRP N310:小巧便携,多通道
在本次展会上,NI 还带来了 USRP N310,这是一种网络的软件定义无线电(SDR),它提供了部署大规模的可靠的和容错性的分布式无线系统。USRP N310 通过引入远程执行任务的能力简化了对 SDR 系统的控制和管理,如更新软件,重新启动,工厂复位、自检、主机 /ARM 调试及监控系统运行。


USRP N310

 

USRP N310 是目前 SDR 市场上通道数量最为密集的产品之一,提供 4 发 4 收的通道在一个 0.5U 的高度内。射频前端采用两个 ad9371 收发器,这是一种最新的模拟设备射频技术。每个通道提供高达 100MHz 的瞬时带宽,并涵盖了从 10MHz 到 6GHz 的扩展频率范围。

 

很多用户还关心 USRP N310 能和哪些 NI 的设备搭建测试系统?Manuel Uhm 指出,“分两部分,一部分是 6GHz 以下,除了 Massive Mimo 以外, LTE 在 6GHz 以下有些新的演进,像去年 3GPP 定义的也是 sub-6GHz 的 NSA 方案。因此 USRP N310 也可以用于新的 5G 方案原型系统里面,做一个 UE emulation 等,包括频谱分享、雷达信号感知等。在 6GHz 以上也有一些研究机构用毫米波的下变频去连接 USRP N310 做毫米波的传输,整体来看,USRP N310 具有高性价比和外形小巧的特点,在不同的射频领域都有与它相关的应用。”

 

无线创新论坛:将军用频谱分享到民用
同时,Manuel Uhm 先生还担任无线创新论坛(以前称为 SDR 论坛)的首席营销官,该论坛负责军用无线电的 SCA(软件通信架构)标准和用于海军雷达和海军陆战队员之间频谱共享的 CBRS(公民宽带无线电服务)商业宽带服务。这让笔者禁不住去了解一下无线创新论坛,Manuel Uhm 解释,“无线创新论坛原来主要做 SDR 的相关研究和推广,现在 SDR 技术已经应用到各行各业、各个领域,包括基站、终端其实都是一个 SDR 方案。目前的无线创新论坛主要针对两个方向:一个是军用通信,一个是频谱分享。关于后者,在美国有一个频谱分享计划,他们对一些军用通信的频段,比如说海军雷达的频段,并不是随时都有海军的军舰是在海岸线上,其本身利用率很低,因此 FCC 和无线创新论坛合作,想办法去更好地利用这个频段,中间有个叫 SAS 的机制去探索,如果这个频段里面没有军用雷达出现,就可以使用 LTE 基站做民用通信。欧洲也在做这样的尝试,中国的一些机构也非常感兴趣。“”

 

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