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Las tendencias recientes de 5G/B5G, SATCOM y 6G han llevado a una creciente demanda de tecnologías mmWave. Las aplicaciones de sistemas de sensores y comunicaciones avanzadas requieren mayor rendimiento, mayor ancho de banda, menor latencia y/o posicionamiento híbrido, con tecnologías mmWave que ofrecen un ancho de banda significativo y altas velocidades de datos para las comunicaciones, así como frecuencias más altas con longitudes de onda más cortas que aumentan la resolución de la detección. área Sin embargo, la propagación de alta frecuencia que ingresa a la banda mmWave presenta desafíos importantes. Los investigadores han estudiado tecnologías integrales que miden la información del estado del canal (CSI) para estimar la caracterización del canal de radio en entornos NLOS complejos para su aplicación en sistemas de formación de haces que implementan MU-MIMO masivo a través de la dirección y el seguimiento del haz. Este concepto se ilustra en la Figura 1. Desde la investigación hasta la comercialización, un sistema de creación de prototipos de prueba de concepto podría evaluarse en una plataforma de emulación utilizando una pila de protocolos estándar para simular el funcionamiento real, como se muestra en el ejemplo que se muestra en la Figura 2.
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| Figura 1. Arquitectura MIMO
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Figura 2. Sistema de comunicación 5G-O-RAN
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Solución rápida de creación de prototipos mmWave de TMYTEK
TMYTEK, pionera en la solución total mmWave, ofrece una plataforma lista para usar para acelerar el proceso desde la creación de prototipos hasta la comercialización.
Nuestra solución rápida de creación de prototipos mmWave consta de
- Convertidor de frecuencia: UD Box 5G, un convertidor ascendente y descendente con una banda ultraancha que cubre la mayor parte de la banda sub-6GHz para aprovechar al máximo la banda 5G NR-FR2 mmWave con rendimiento EVM garantizado.
- Beamformer: serie BBox 5G, una caja única que integra PA, LNA, conmutadores Tx/Rx y cambiadores de fase con un kit de antena de matriz 4×4 o 1×4.
- TMXLAB KIT (también conocido como TLK): una GUI limpia e intuitiva para experimentos de formación de haces y configuraciones de frecuencia, incluidas las API para LabVIEW, MATLAB, Python, C++ y C#.
La Figura 3 muestra la solución de creación rápida de prototipos mmWave de TMYTEK con la plataforma USRP-X410 SDR de NI para permitir a los diseñadores de sistemas experimentar con sus innovaciones de protocolos y algoritmos con capacidades completas de mmWave. El X410 ha sido el USRP de mayor rendimiento de NI desde su presentación en junio de 2021. El X410 ofrece características que no se encuentran en su serie predecesora y admite radio 4Tx/4Rx con un ancho de banda de 400 MHz y una forma de onda estándar 5G NR FR2 que se puede aplicar a cualquier experimento de comunicación mmWave.
La solución de TMYTEK desbloquea completamente la capacidad mmWave de la plataforma de radio sub-6 GHz USRP X410 de NI. Esta plataforma ha sido ampliamente probada para la compatibilidad y el rendimiento del sistema. Los siguientes casos de prueba se basan en la arquitectura del sistema en la Figura 3, que demuestra la extensión del espectro SDR sub-6 GHz a bandas 5G FR2 mmWave usando UD Box 5G mientras mantiene un excelente rendimiento de EVM. El BBox 5G también se puede usar para ajustar la ganancia y la fase de múltiples canales de RF para experimentar el comportamiento de formación de haces.
Figura 3. Arquitectura del sistema de la solución de creación rápida de prototipos mmWave de TMYTEK con NI USRP X410
Caso de prueba 1 | Transmita y analice 5G NR mmWave
Para convertir las señales sub-6GHz de NI X410 a 28GHz, el convertidor de frecuencia ascendente/descendente TMYTEK UD-Box 5G y el front-end del formador de haz BBox 5G se utilizan para convertir la transmisión 5G NR y analizar la forma de onda FR2 en bandas mmWave verdaderas. Los ajustes de frecuencia de mmWave, cada canal activado/desactivado y los ajustes de ganancia y fase se pueden controlar individualmente a través de TLK y de la GUI de LabVIEW, como se muestra en la Figura 4. Mejor que la especificación TS 38.521 de 3GPP al 3,5% (-29dB) para 256QAM. El resultado es como se muestra en la Figura 5.
Figura 4. GUI de LabVIEW de UD Box 5G, BBox One 5G y BBox Lite 5G
Figura 5. Resultado de EVM de la forma de onda 5G NR FR2 400MHz/256QAM/120K SCS
*X410 TX EVM para referencia: -38dB@2.5G/400MHz/120k SCS
Caso de prueba 2 | control de haz
La tecnología de formación de haces es esencial para las aplicaciones de ondas milimétricas. TMYTEK proporciona una plataforma de administración de haces lista para usar para experimentar visualmente con el comportamiento de formación de haces en la GUI del kit TMXLAB (TLK), como se muestra en la Figura 6. Los haces se pueden agarrar y dirigir fácilmente para ver el resultado de la desalineación. TLK también es una herramienta útil para simular el trazado de rayos. La Figura 7 muestra una configuración en la que el BBox Lite 5G se movió azimutalmente y el haz del BBox One 5G se alineó para alinearse con el BBox Lite 5G. Esto muestra lo fácil e intuitivo que es restaurar la señal ajustando el ángulo de dirección del haz y la puntería. Este banco de pruebas de formación de haces también proporciona una plataforma extremadamente útil para los desarrolladores de algoritmos de gestión de haces.
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| Figura 6. GUI del kit TMXLAB (TLK). | Figura 7. Experimento de dirección del haz por azimut |
Las tesis centrales
Esta solución también habilita capacidades mmWave para investigación avanzada y desarrollo comercializado. Los hallazgos clave se clasifican a continuación según las características de la solución, los beneficios que ofrece TMYTEK y los beneficios para el cliente.
| Fseres | Aventajas | Bventajas |
| ultra banda ancha | – Cubre la mayoría de las bandas sub-6GHz
– Admite banda completa 5G NR FR2 mmWave – Excelente rendimiento de EVM |
– Habilitar la capacidad de cinta mmWave
– Caja única para uso en diferentes aplicaciones CAPEX optimizado: Rentable |
| Listo para MIMO | – Sincronización externa con equipos de prueba
– Sincronización interna con cualquier dispositivo UD |
– Habilite la arquitectura MIMO compleja
CAPEX optimizado: Rentable |
| compatible con banda base | – Integrado y validado para pruebas de rendimiento y estabilidad. | – Listo para ser implementado como prototipo de sistema mmWave
Reducir OPEX: ahorrar tiempo |
| Formador de haz listo para usar | – Caja única para el control de 16 canales de antena
– HW/SW integrado – Totalmente calibrado |
– Listo para implementación como MIMO y prototipo de formación de haces
TCO optimizado: ahorro de tiempo y rentable |
| Conmutación de haz en el rango de nanosegundos | – Capacidad de conmutación de haz rápido
– Cumple con la latencia de conmutación de haz 3GPP |
– Capacidad de desarrollo habilitada para algoritmos de conmutación de haces
Reducir OPEX: ahorrar tiempo |
| Software GUI listo | – Control completamente independiente de encendido/apagado, ganancia y fase para cada canal
– Plataforma de control de haz intuitiva |
– Experimentos sencillos de formación de haces
– Extremadamente útil como plataforma de desarrollo para algoritmos de formación de haces Reducir OPEX: ahorrar tiempo |
| API abierta | – Compatible con C++, C#, Python, LabVIEW, MATLAB
– Código de ejemplo de Github* |
– Integrado en el propio programa de prueba
Reducir OPEX: ahorrar tiempo |
*Código de muestra de Github: https://github.com/tmytek
Beneficios para la Industria
TMYTEK lidera los mercados globales de comunicaciones 5G/B5G y SATCOM al proporcionar las soluciones mmWave más innovadoras y rentables, así como sensores inalámbricos avanzados, tecnología de diseño de IA y campos relevantes para ciudades inteligentes. TMYTEK ha experimentado muchas dinámicas mmWave y dio un paso adelante para desenterrar problemas y resolverlos. Su objetivo es ofrecer los omnipresentes dispositivos mmWave para enriquecer y mejorar la calidad de la vida diaria de las personas.
en el área de investigación, Universidad de Shanghái & Universidad XIDIAN adoptó la solución de TMYTEK para el diseño y la verificación de antenas de matriz; Universidad de Hawái utilizó la característica mmWave basada en la plataforma de TMYTEK para desarrollar un detector de signos vitales sin contacto para COVID-19.
En el mercado comercializado, hay muchos proyectos de desarrollo de subsistemas de antena de matriz de fase avanzada en marcha para terminales de usuario 5G mmWave O-RAN RU, SATCOM, así como para uso marino y aeroespacial.
Además, TMYTEK asume la responsabilidad de integrar los recursos de la cadena de valor del ecosistema para garantizar el auge de mmWave y convertirse en un éxito; mientras tanto, apoya el desarrollo de la industria a largo plazo de los jugadores del ecosistema.
Sea testigo de la llegada de mmWave con TMYTEK.
