B5G-6G,信道,卫星SDR 解决方案

NI系统联盟商解决⽅案简介通信感知⼀体化(IntegratedSensingandCommunication)原型系统 智能反射⾯(ReconfigurableIntelligentSu OAI(OpenAirInterfac 信道测量(ChannelSounding)原型系统 信道仿真(ChannelEmulator)原型系统 卫星遥测遥控(TelemetryandTelecommand)测试系统 1NI系统联盟商解决⽅案简介通信感知⼀体化原型系统.提供基于USRPRIO的整体解决⽅案，覆盖波形设计、波束跟踪和波束赋形、环境信息和信道参数提取等通信感知⼀体化主要研究⽅向.⽀持mmWave频段扩展，覆盖.提供基于USRPRIO的整体解决⽅案，覆盖波形设计、波束跟踪和波束赋形、环境信息和信道参数提取等通信感知⼀体化主要研究⽅向.⽀持mmWave频段扩展，覆盖1MHz⾄44GHz频段的⽆线通信研究，提供基于LabVIEW或MATLAB开源代码.在现有通信系统上融合感知/雷达探测能⼒.在现有感知/雷达系统上融合通信传输能⼒通信感知⼀体化的研究⽅向主要分为以下三个⽅⾯：.波形设计：基于通信的波形实现感知的功能或将通信的信息嵌⼊到感知的波形中，设计⼀体化的波形。.波束跟踪和波束赋形：通过扫描波束搜索⽬标，实现感知；通过稳定波束指向收发信机，实现通信。.环境信息和信道参数提取：基于视觉或雷达获取环境信息，基于发射端和接收端的信号获取信道参数。在实际的科研中，研究⼈员通常涉及到收发信机、相控阵天线、变频器等硬件，摄像头、mmWave雷达、激光雷达等传感器的集成。如果通信感知⼀体化的研究⼈员采⽤DIY⽅式，进⾏硬件的搭建和软件的编写，后续将会⾯临：软件和硬件种类过多导致系统集成困难、开发平台不兼容导致系统⽆法升级和扩展等⼀系列问题，严重拖慢了科针对这种情况，曾益科技为通信感知⼀体化研究⼈员提供了⼀体化的原型验证平台：.提供基于LabVIEW或MATLAB开源代码。.收发信机、相控阵天线、变频器全⾯覆盖Sub6G和mmWave频段。.所有传感器均经过实测可⽆缝接⼊系统。2硬件架构图1通信感知⼀体化原型系统硬件框图通信感知⼀体化原型系统由基站端和⽤户端组成。基站端由USRPRIO、mmWave上下变频器、相控阵天线组成。⽤户端由USRPRIO、mmWave下变频器、相控阵天线或定向天线、⻆反射器组成。1x4相控阵天线4x4相控阵天线1x4相控阵天线4x4相控阵天线定向天线定向天线mmWave上下变频器mmWave上下变频器mmWave下变频器图2基站端mmWave上下变频器、相控阵天线图3⽤户端mmWave下变频器、定向天线、⻆反射器3通信感知⼀体化原型系统通信过程：1、基站端USRPRIO发送Sub6G频段的宽带OFDM信号；2、基站端上变频器将Sub6G频段的信号搬移⾄mmWave频段；3、基站端相控阵天线将mmWave频段的信号发送⾄⽤户端；4、⽤户端相控阵天线或定向天线接收mmWave频段的宽带OFDM信号；5、⽤户端下变频器将mmWave频段的信号搬移⾄Sub6G频段；6、⽤户端USRPRIO接收Sub6G频段的信号。通信感知⼀体化原型系统感知过程：1、基站端USRPRIO发送Sub6G频段的宽带OFDM信号；2、基站端上变频器将Sub6G频段的信号搬移⾄mmWave频段；3、基站端相控阵天线将mmWave频段的信号发送⾄⽤户端；4、⽤户端⻆反射器反射mmWave频段的宽带OFDM信号；5、基站端相控阵天线接收mmWave频段的宽带OFDM信号；6、基站端下变频器将mmWave频段的信号搬移⾄Sub6G频段；7、基站端USRPRIO接收Sub6G频段的信号。⽤户可以使⽤LabVIEW或MATLAB对基站端发送的波形进⾏设计。通信感知⼀体化原型系统内置OFDM调制解调的LabVIEW和MATLAB源程序，⽀持对OFDM的⼦载波、导频、信号带宽、星座映射进⾏动态修改。⽤户也可以使⽤LabVIEW或MATLAB⾃定义波形，并同时修改基站端和⽤户端的解调程序。⽤户可以根据具体的应⽤，在1MHz⾄44GHz的频段中选择对应的USRPRIO、变频器、相控阵天线和定向天线，并通过LabVIEW或MATLAB设置USRPRIO、变频器的输⼊、输出频率，以及相控阵天线的中⼼频率、⽔平和垂直的波束⻆度、波束扫描的范围和速度、每个阵元的状态。图4通信感知⼀体化原型系统基站端上位机软件框图4图5通信感知⼀体化原型系统⽤户端上位机软件框图软件⽆线电平台频率范围：1MHz-7GHz，实时带宽：400MHz，四通道，可编程2上下变频器中频频率：10MHz-14GHz，射频频率：24GHz-44GHz，双通道1中频频率：10MHz-14GHz，射频频率：24GHz-44GHz，单通道1相控阵天线频率范围：26.5GHz-29.5GHz、37GHz-40GHz，单元数量：163OFDM⼦载波数量：1024、4096，OFDM带宽：20MHz、80MHz1PXIe机箱、PXIe控制器、PXIe接⼝卡和线缆、定向天线、⻆反射器1指标/特性频率范围1MHz-7GHz、10MHz-6GHz、6GHz-20GHz、17GHz-46GHz、24GHz-44GHz40MHz、100MHz、120MHz、160MHz、200MHz、4调制解调⽅式ASK、FSK、MSK、PAM、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、OFDM5NI系统联盟商解决⽅案简介智能反射⾯原型系统.覆盖RIS研究和应⽤的主要⽅向：基于.覆盖RIS研究和应⽤的主要⽅向：基于.提供发射机/接收机、定向/相控阵/RIS天线、上位机/FPGA软件整体解决⽅案.覆盖Sub6G、mmWave、THz频段，⽀持SISO、MIMO，⽀持客户定制近年来，RIS技术引起移动通信领域的极⼤关注。RIS是⼀种具有可编程电磁特性的⼆维薄层表⾯结构，由精⼼设计的电磁单元排列组成，单元由⾦属、介质和可调元件构成。通过控制单元中的可调元件，可以更改反射电磁波的电磁参数，对移动通信应⽤具有极⼤的吸引⼒。.基于RIS的直接信息调制：mmWave和MassiveMIMO系统对⾼性能射频链路有极⼤需求，但射频链路硬件复杂度的提升导致⾼成本和⾼功耗。RIS因结构轻薄、成本可控以及具有灵活调控电磁波参数的能⼒，成为可替代传统射频链路的新体制架构，利⽤RIS可以实现基带信息直接调制⾄射频载波。.基于RIS的⽆线中继：RIS通过调整⽆线信道环境，显著提⾼通信设备间的传输性能。⽆线信号从发射端到达接收端的过程中，因为环境中物体的吸收和空间内信号的扩散⽽产⽣衰减和散射，导致接收端恢复信号的运算增加和性能下降。传统移动通信系统⽆法操控⽆线信道环境，基于RIS的⽆线中继可以在⽆线信道中对电磁信号进⾏重定向和波束赋形，主动改善⽆线传播环境，提⾼系统性能。解决⽅案.⽀持mmWaveTransceiverSystem(MTS)，可将频段扩展⾄THz.⽀持全系列USRPRIO，包括USRP-2974和USRPX410.⽀持全系列VST，包括mmWaveVST.RIS频率范围覆盖Sub6G、mmWave、THz.提供200MHz⾄2GHz多种带宽适配不同平台.RIS单元数量⽀持定制，最⾼可⾄4000.极化⽅式⽀持单极化、双极化6系统基于模块化架构，⽀持对模块进⾏完全定制。频率范围瞬时带宽200MHz极化⽅式单极化,双极化相位步进7频率范围瞬时带宽极化⽅式单极化,双极化相位步进现有2.5-2.7GRIS系统搭配USRPRIO可供演示，以及27-29G、34-36GRIS系统搭配MTS可供演示8NI系统联盟商解决⽅案简介.⽀持4G和5GNSA⾮独⽴组⽹、5SA独⽴组⽹、5GFR2SA独⽴组⽹.⽀持4G和5GNSA⾮独⽴组⽹、5SA独⽴组⽹、5GFR2SA独⽴组⽹.提供完整的5G解决⽅案，包括核⼼⽹、基站、⼿机、FR1仿真和商⽤终端、FR2仿真和商⽤终端.解决⽅案基于OpenAirInterface开源实现，研究⼈员可在此基础上进⾏定制OAI5G原型系统可以为⼯程师和学⽣提供5G移动通信站的配置实践和5G终端的接⼊实践。为创建5G综合创新系统提供⼀个合理可实施的具体平台。.5G教学：可在实验室内建⽴⼀个专⽤的5G⽹络和配套的教学实验平台，根据学校的教学需求实现⼆次开发，提供完善的5G创新实验课程解决⽅案，培养学⽣发现问题、勇于创新、团队协作、表达沟通、解决复杂⼯程问题等综合能⼒。.5G科研：5G为实现超快下载速度、可靠低时延连接以及新物联⽹设备联⽹奠定了坚实基础。频段是实现这些⽬标的关键推动因素。然⽽当今的FR1频段已经⾮常拥挤，新分配的FR2频段能够⽀持更⾼的数据吞吐量和更⼤的容量。科研⼈员需要即⽀持FR1频段，也可扩展⾄FR2频段的解决⽅案，实现更⼤频率、更⼤带宽和多通道应⽤。解决⽅案.解决⽅案由RadioAccessNetwork(RAN)⽆线接⼊⽹和UserEquipment(UE)终端组成.RAN⽆线接⼊⽹⽀持AMF接⼊和移动管理、SMF会话管理、UPF⽤户⾯、NRF⽹络存储库.UE终端⽀持⼿机、商⽤终端、仿真终端.⽀持SISO单输⼊单输出、2x2和4x4MIMO多输⼊多输出94G和5GNon-StandAlone(NSA)⾮独⽴组⽹相关应⽤较少，解决⽅案仅介绍5GStandAlone(SA)独⽴组⽹。如需了解4G和5GNSA⾮独⽴组⽹相关应⽤，请联系曾益科技。5GFR1SA独⽴组⽹需要5GRAN⽆线接⼊⽹和5GUE终端。5GRAN⽆线接⼊⽹包括协议处理平台、FR1射频前端、FR1棒状天线。5GUE终端⽀持iPhone14Pro⼿机、FR1商⽤终端、FR1仿真终端。同样，5GFR2SA独⽴组⽹也需要5GRAN⽆线接⼊⽹和5GUE终端。但5GRAN⽆线平台、FR1射频前端之外，还需搭配FR2变频器、FR2喇叭天线或FR2相控阵天线。5GUE终端⽀持FR2商⽤终端、FR1仿真终端搭配FR2变频器。协议处理平台具有5GCoreNetwork(CN)核⼼⽹和5GgNodeB(gNB)基站的协议处理能⼒，符合3rdGenerationPartnershipProject(3GPP)R15、R16规范，⽀持5GNSA⾮独⽴组⽹、FR1SA独⽴组⽹、FR2SA独⽴组⽹，⽀持5GUE终端接⼊，⽀持FrequencyDivisionDuplexing(FDD)频分双⼯、TimeDivisionDuplexing(TDD)时分双⼯，基种模式，数据⼦载波间隔⽀持15kHz、30kHz、120kHz。协议处理平台具备5GgNB基站模拟和5GUE终端模拟功能，提供图形化操作配置界⾯，可以远程操作，⽀持多⽤户，提供5GNR协议栈的L1、L2、L3层协议接⼝函数和开发⽂档。FR1射频前端符合5GgNB基站标准，提供开发⽂档。FR1射频前端提供四路射频发射和接收通道，⽀持44GHz频段(FR2)。FR1射频前端频率误差⼩于5ppb，EVM⼩于-42dB，FPGA内存⾼达8GB。FR1射频前端提供千兆以太⽹、USBType-C、100GbEQSFP28、PCIeGen3x8通信接⼝，提供10MHz参考时钟输FR1射频前端具备频谱感知和测试能⼒，可以实现频谱的实时绘制和记录回放。FR1射频前端具备命令⾏模式的终端控制窗⼝，⽀持⼀键式快速启动。FR1射频前端⽀持5GUE终端，⽤户可以⾃定义⽹络运营商名称，并测试5GgNB基站和5G商⽤终端或⼿机的下⾏通信速率。除符合5GgNB基站标准的FR1射频前端外，解决⽅案也提供符合4GeNodeB(eNB)基站标准的射频前端，提供开发⽂档。射频前端提供两路射频发射和接收通道，⽀持10MHz⾄6GHz频段，160MHz信号带宽。射频前端频率误差⼩于5ppb，FPGA内存⾼达1GB。射频前端提供千兆以太⽹、10GbESFP+、PCIeGen2x4通信接⼝，提供10MHz参考时钟输⼊输出和GPS同步接⼝。针对4G和5GNSA⾮独⽴组⽹，解决⽅案提供开源的4GeNB基站协议栈源代码，提供4GEvolCore(EPC)核⼼⽹和4GUE终端的可执⾏代码和开发⽂档，⽀持创建4G和5GNSA⾮独⽴组⽹模式下的业务场景。解决⽅案提供5GFR1棒状天线、FR2喇叭天线、FR2相控阵天线，配合5GgNB基站提供⽹络覆盖功能，天线采⽤模块化设计，⽤户可以⾃由更换。解决⽅案提供5GgNB基站的参数配置和管理功能，如⼩区⽤户配置、终端配置等操作，可以对5GUE终端的SIM卡进⾏写卡操作，⽀持视频传输。双⼯模式静态TDD,动态TDD⽀持的物理层NR-PSS,NR-SSS,NR-PBCH,NR-PDCCNR-CSIRS,NR-PUSCH,NR-PUSCH,NR-PRACH,N⽀持的介质访问控制层SIB1,SRHandlingContentionFree,ContentionBDynamicUL/DLSchedulerwithHARQProcedureMCSAdaptationfromHARCSI-RS,CSIMeasurementReportHandlNI系统联盟商解决⽅案简介太赫兹原型系统.覆盖太赫兹研究和应⽤的主要⽅向：地⾯通信、空间通信、探测感知.提供发射机/接收机、上/下变频器、本振、定向/RIS天线整体解决⽅案.⽀持VST⽮量信号收发仪、MTS.覆盖太赫兹研究和应⽤的主要⽅向：地⾯通信、空间通信、探测感知.提供发射机/接收机、上/下变频器、本振、定向/RIS天线整体解决⽅案.⽀持VST⽮量信号收发仪、MTS毫⽶波收发仪系统、USRP通⽤软件⽆线电外设，可扩展MIMO，⽀持客户定制地⾯通信：太赫兹的频段具有传输速率⾼、带宽⼤、⽅向性强等诸多特性，在地⾯通信应⽤上前景诱⼈。空间通信：太赫兹的传播在外层空间中基本可以实现零损耗，通过极低的功率就可以实现超远距离传输。探测感知：太赫兹的波⻓很短，能以多种频率发射脉冲，可⽤于探测更⼩的⽬标和实现更精确的定位。.地⾯通信：在地⾯通信发展多年后，频段资源已⽇趋稀缺。⽽太赫兹频段集成了微波通信与光通信的优点，使太赫兹通信可以获得极⾼的通信带宽。太赫兹⽆线收发设备可以⽤于实现基站数据的⾼速回传，在⾼⼭、沙漠、河流等区域应⽤太赫兹⽆线链路实现⾼速数据传输。.空间通信：太赫兹通信系统可以搭载卫星、⽆⼈机、⻜艇等天基平台和空基平台，作为⽆线通信和中继设备，⽤于卫星集群间、天地间和超远距离星间的⾼速⽆线通信，实现空、天、海、地的⼴域覆盖，提供回传、中继、应急通信、⼴播通信、宽带接⼊、个⼈移动和⾏业应⽤。.探测感知：探测感知靠接收⽬标的反射信号来发现⽬标，如果⽬标表⾯能使信号被吸收或散射，就可减⼩被发现的概率。⽽太赫兹包含了丰富的频率，有着⾮常宽的带宽，超过现有技术的作⽤范围，作为⾼精度探测感知的发展⽅向，在⻋载雷达、室内定位应⽤上有⼴阔的前景。解决⽅案.⽀持全系列VST⽮量信号收发仪，包括PXIe-583X(mmWaveVST)和PXIe-5842(VST3).⽀持mmWaveTransceiverSystem(MTS)毫⽶波收发仪系统.⽀持全系列USRP通⽤软件⽆线电外设，包括USRP-2974和USRPX410太赫兹发射机由VST⽮量信号收发仪或MTS毫⽶波收发仪系统和太赫兹上变频器组成。VST或MTS⽤于输出中频信号和本振信号。太赫兹上变频器将VST或MTS输出的中频信号与倍频后的本振信号混频，输出太赫兹信号。由于太赫兹上变频器的双边带特性，输出的太赫兹信号会包含两个边带(上边带和下边带)。对于某些应⽤，最好使⽤滤波器来消除⼀个边带。曾益科技可对常⻅的⽆线通信频段提供定制的滤波器模块。其中，F(Lower)为太赫兹下边带输出频率、F(Upper)为太赫兹上边带输出频率、F(LO)为本振输⼊频率、F(IF)为中频输⼊频率、N为倍频系数。太赫兹接收机由太赫兹下变频器和VST⽮量信号收发仪或MTS毫⽶波收发仪系统组成。太赫兹下变频器将输⼊的太赫兹信号与倍频后的本振信号混频，输出中频信号。VST或MTS⽤于接收太赫兹下变频器输出的中频信号，向太赫兹下变频器提供本振信号。由于太赫兹下变频器的双边带特性，输⼊太赫兹信号的两个边带，上边带和下边带，将被同时搬移⾄相同的中频频段。对于某些应⽤，最好使⽤滤波器来消除输⼊太赫兹信号的⼀个边带。曾益科技可对常⻅的⽆线通信频段提供定制的滤波器模块。其中，F(IF)为中频输出频率、F(RF)为太赫兹输⼊频率、F(LO)为本振输⼊频率、N为倍频系数。170GHz-260GHz太赫兹变频器：太赫兹频率范围瞬时带宽本振频率范围太赫兹最⼤接收功率本振输⼊功率范围倍频系数太赫兹接⼝WR4.350GHz-75GHz亚太赫兹变频器：亚太赫兹频率范围瞬时带宽本振频率范围亚太赫兹最⼤接收功率本振输⼊功率范围倍频系数6亚太赫兹接⼝WR15NI系统联盟商解决⽅案简介信道测量原型系统.应对B5G/6G信道测量三⼤挑战：频率跨度⼤、通信场景复杂、技术多样.提供发射机/接收机、定向/相控阵/.应对B5G/6G信道测量三⼤挑战：频率跨度⼤、通信场景复杂、技术多样.提供发射机/接收机、定向/相控阵/RIS天线、上位机/FPGA软件整体解决⽅案.覆盖Sub6G、mmWave频段，⽀持SISO、MIMO，⽀持客户定制⽬前来看，B5G/6G信道测量⾯临三⼤挑战。第⼀是频率跨度⼤，第⼆是通信场景复杂，第三是技术多样。为了应对上述挑战，需要结合学术和产业界的⼒量。采集更多典型场景、频段、测量配置下的信道实测数据，构建信道测量的数据库，实现信道数据的开源共享。.频率跨度⼤：由于B5G/6G可应⽤的频率更⾼、带宽更宽，考虑到搭建宽带和⾼频信道测量原型系统的元器件和平台能⼒，利⽤信道测量原型系统从更⾼频率和更宽频带的信道中获得可靠和频率跨度如此巨⼤的精确信道特性是具有挑战性的。.通信场景复杂：考虑到超⾼速移动、空-天-地的多域空间等场景，物理环境更加复杂，各场景下的散射体分布、地形特征、天⽓等因素都会呈现较⼤差异，⽀持上述复杂通信场景的基础上测量准确、可信的信道特性是具有挑战性的。.技术多样：未来B5G/6G系统中可能会采⽤超⼤规模MIMO、智能超表⾯(RIS)、通信感知⼀体化(ISAC)、太赫兹(THz)通信等更加多样的技术，不同技术测试评估所需要的信道特性是有区别的，精确的捕获这些技术下的信道新特征和规律是具有挑战性的。解决⽅案.⽀持mmWaveTransceiverSystem(MTS).⽀持全系列USRPRIO，包括USRP-2974和USRPX410.⽀持全系列VST，包括mmWaveVST.频率范围覆盖Sub6G、mmWave.提供20MHz⾄2GHz多种带宽系统基于模块化架构，⽀持对模块进⾏完全定制。频率范围瞬时带宽20MHz,160MHz,400MHz通道数量频率范围瞬时带宽通道数量波形显示IQ时域波形,频谱,时频联合分析,信道冲激响应数值显示距离,⻜⾏时间,路径损耗,时延信号类型ZC(Zadoff-Chu)序列,PN(Pseudo-Noise)序列校准功能频率响应,时间,功率Sub6G系统NI系统联盟商解决⽅案简介信道仿真原型系统.⽀持主流信道建模⽅法：统计建模⽅法、确定性建模⽅法.提供Rayleigh、Rice.⽀持主流信道建模⽅法：统计建模⽅法、确定性建模⽅法.提供Rayleigh、Rice/Rician、PureDoppler、Nakagami、Lognormal信道模型.⽀持射线追踪(Ray-Tracing)，⽀持客户定制⽆线信道的复杂表现为⽆线电波以不同的⽅式到达接收机，例如直射、反射、散射，导致接收信号与发射信号并不相同。因此，精确还原⽆线信道的传播特性，也就是信道建模变得⼗分必要。信道建模是使⽤数学⽅法对信道模型提取的信道参数进⾏信道还原的过程。信道建模⽅法主要分为统计建模⽅法和确定性建模⽅法。.统计建模⽅法：以⼤量的实际测试为基础，结合概率统计理论对信道模型进⾏归纳总结。不需要⽆线环境的信息，仅根据相应的概率密度函数以随机的⽅法描述⽆线传播特性。统计建模⽅法计算简单、适⽤性较强，可以充分描述信道特征参数，缺点是和外场实际测试的⼀致性较差。.确定性建模⽅法：利⽤⽆线环境的信息，并依据⽆线传播理论来分析并预测⽆线传播特性，以完全确定的⽅式来描述信道特征参数。不以信道模型区分通信场景，⽽是考虑通信场景中所有物体对通信的影响。优点是⽐较符合外场实际测试情况，缺点是计算量巨⼤，通信场景较多的情况下，测试效率低。解决⽅案.⽀持全系列USRPRIO，包括USRP-2974和USRPX410.⽀持全系列VST，包括mmWaveVST.频率范围覆盖Sub6G、mmWave.提供160MHz⾄2GHz多种带宽.⽀持射线追踪(Ray-Tracing)频率范围瞬时带宽160MHz,400MHz,1GHz,2GHz通道数量信道模型Rayleigh,Rice/Rician,Pure信道类型Jakes,Gans射线追踪⽀持射线追踪(Ray-Tracing)26.08us156.25MHzNI系统联盟商解决⽅案简介卫星遥测遥控测试系统.提供基于USRPRIO、VST、FlexRIO的整体解决⽅案，⽀持.提供基于USRPRIO、VST、FlexRIO的整体解决⽅案，⽀持USB体制、扩频体制.覆盖1MHz-7GHz、10MHz-6GHz、6GHz-30GHz、24GHz-44GHz频段，⽀持客户定制地⾯站从卫星接收遥测信息，遥测信息主要包括卫星的健康情况、状态和位置。地⾯站处理完数据后，会将遥控命令发送回卫星。卫星使⽤遥控命令重新配置⼦系统和有效载荷，或修改⾃⾝位置。连接地⾯站的通信链路对于确保卫星的正确部署和维护（尤其是对卫星星座⽽⾔）⾄关重要。遥测信息的接收和遥控命令的发送主要有USB体制和扩频体制：.USB体制：USB是UniversalS-Band的缩写，即统⼀S频段。USB体制也被称为残余载波调制体制，即PCM-PSK-PM，USB体制的上⾏和下⾏信号载波是相位相⼲的。.扩频体制：扩频体制与USB体制的区别在于增加了伪码调制和解调的过程，即发射端通过伪码调制的⽅式扩展带宽，接收端采⽤与发射端同步的伪码进⾏相关解扩解调。USB体制下的遥控系统⼯作时，上位机