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华中科技大学BICS

发布时间:2020-09-24 点击数:426

案例详情

  概述
  用户介绍
  华中科技大学信息通讯与网络实验室是国内较早开始 5G 新波形研究的实验室。实验室对于 FBMC 技术的研究成果在国内和国际上处于领先地位。
  挑战
  需要在 6 个月的时间内搭建一个 FBMC技术的原型验证系统,需要实现 MIMO和 CoMP 技术。系统中需要模拟 3 个基站(每个基站 4 根天线)和 5 个终端(每个终端 2 根天线)。研究组过去的积累偏向算法理论研究,并没有太多复 杂通信系统硬件开发的经验。
  解决思路
  基于商用现成技术平台(COTS)来完成原型验证系统硬件平台搭建,采用快速系统级开发技术来加速软件系统设计与开发,在保证系统指标和性能的同时,降低底层硬件实现和程序设计的精力开销,把精力集中在算法验证上,快速搭建原型系统,完成算法测试验证。


  实现
  以 LabVIEW 图形化系统设计软件平台和NI USRP-RIO 软件无线电平台为核心,完成整套原型验证系统软硬件平台的搭建。


  结果
  研究组在 5 个月的时间内完成了整个FBMC 原型验证系统的搭建,实现所有系统需求。
  华中科技大学搭建 FBMC 技术原型验证系统,引领 5G 新波形研究
  用户介绍
  华中科技大学信息通讯与网络实验室位于武汉光电国家实验室,主要从事无线通信与网络方面的研究,主要包括宽带无线接入与 MIMO/OFDM 系统、FBMC 系统、大规模MIMO 系统、认知无线电网络、协作通信、 无线传感器网络、信源信道编码、信道估计、数字信号处理、无线网络多层优化、网络安全/无线通信安全、大数据处理、QoE等,实验室在这些年的科研活动中积累了大量的研究经验,发表了大量期刊论文、会议论文,也获得了不少专利,同时也承担着许多科研项目。在 5G 研究方面,实验室发挥优势,瞄准新波形研究领域,对滤波器组多载波(FBMC)技术进行深入研究,研究成 果在国内和国际上处于领先地位。
  实验室主任江涛教授是国家杰出青年科学基金和首届“青年科学之星”获得者、是湖北省“楚天学者”特聘教授、湖北省有突出贡献中青年专家,首届“华中学者”特聘教授,先后入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”和湖北省高层次人才工程第一层次等。江涛教授长期从事于宽带无线通信理论与方法研究,致力于提升其能量效率和频谱效率的工作。
  实现
  以 LabVIEW 图形化系统设计软件平台和 NI USRP-RIO 软件无线电平台为核心,完成整套原型验证系统软硬件平台的搭建。
  系统中,每个终端侧通过 NI USRP-RIO 2942R 通过 MXI 接口连接一台来实现。终端的工作包括:2 天线的接收, 可以接受所有的原始数据,通过 MXI 链路传到笔记本中。也可以在 FPGA 中进行信道估计, FBMC 解码, MIMO 解码的工作,信号估计的参数通过笔记本的 WIFI 传到基站控制器中, 基带数据流传到笔记本进行显示,计算系统的参数。
  每个基站有两个 USRP-RIO 2942R 组成 4 个发送天线。从数据同步来讲: 通过 2942R 的MXI 接口, 以及 CPS8910 1 转 8 的 PCIe 桥接接口将 6 个 2942R 全部经过透明链路连接到基站控制器中,因为基站控制器和基站采用 7M 的 X4-MXI 铜线缆连接,而 CPS8910 桥接卡直接通过 3m 的 X8 Gen2MXI 铜线缆连接到基站控制器的 8384 扩展 MXI 接口中。
  从基站同步来讲:通过 2942R 的 10M 参考时钟接口,和 Trigger 接口,以及 2990 同步时钟分配器来实现 6 个 2942R 的同步, 基站控制器产生的高精度 10M 参考时钟通过2990 进行 6 个 USRP-RIO 的路由锁相每个 2942R 的板载晶振。
  系统软件基于 LabVIEW 完成上位机程序设计,基于 LabVIEW FPGA 完成 FPGA 程序设计。LabVIEW FPGA 中提供了起步使用的程序范例参考。
  未来展望
  LabVIEW 图形化系统设计平台及 USRP-RIO 软件无线电平台具有灵活、可扩展性强的特点,未来该平台可以很方便的支持基站和终端数量及天线数的扩展。同时,对于未来研究组的其他原型系统的搭建,该平台也可以提供很好的支撑。

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