National Instruments lanserar det första mjukvarudefinierade radiosystemet på 28 GHz för 5G-forskning enligt standarder från 3GPP och Verizon.

Systemet för sändare/mottagare skapar det första kommersiellt tillgängliga systemet som i realtid kan sända och/eller ta emot signaler med 2 GHz bandbredd i frekvensbandet 27,5 GHz till 29,5 GHz. Den mjukvarudefinierade radion (Software Defined Radio, SDR), och tillhörande applikationsprogramvara, gör mätningar eller forskning på 5G möjliga enligt specifikationerna från 3GPP respektive Verizon.

Systemet kan antingen fungera som en accesspunkt eller som en användarenhet i alla testscenarion med kommunikation via radiogränssnittet. Användarna kan utveckla prototypsystem för millimetervågskommunikation men också göra de kanalmätningar som är nödvändiga för att förstå karakteristiken i det nya frekvensområdet.

Denna kan skilja mycket mellan olika frekvensband med avseende på dämpning och utbredning.

Mjukvaran fungerar med de tidigare lanserade radiohuvudena på 71–76 GHz. Användarna kan därför enkelt anpassa sina existerande transceiversystem till 28 GHz genom att byta radiohuvud.

I sammanhanget skall nämnas att 28 GHz är ett av de band som WARC har föreslagit. Det talas även om 24 GHz och 39 GHz. Planen är ännu inte fastlagd.

– När det allokeras spektrum för 5G runt om i världen har 28 GHz utmärkt sig som den ledande kandidaten i många länder inklusive USA, Sydkorea och Japan, säger James Kimery. Han är ansvarig inom NI för forskning inom RF och marknadsföring av SDR-produkter.

Basbandsmjukvaran till millimetervågssystemet skapar ett komplett kommunikationsfysiskt skikt som källkod i LabVIEW och följer 3GPP och Verizon. Med detta är systemet klart att köra igång men användarna kan fokusera på att modifiera systemet efter sina forskningsområden eller vad de vill testa.

Tre olika kravbilder för 5G

För 5G har man tänkt sig tre olika kategoriera av användare: Utökat mobilt bredband (eMBB), massiv maskinkommunikation (mMTC) och ultratillförlitlig maskinkommunikation (uRMTC).

Kraven för det tre kategorierna skiljer sig markant: Medan eMBB syftar till snabbast möjliga överföringshastighet är prioriteringen för uRMTC så låg fördröjning som möjligt.

För eMBB gäller upp till 100 gånger snabbare överföring än för LTE. Enligt Shannons Hartleys teorem är överföringskapaciteten en funktion av spektrumbandbredden och brus i överföringskanalen. Frekvensområdet under 6 GHz är i det närmaste alldeles fullt. Det är orsaken till att nya band på millimetervågsband.

För att kunna använda millimetervågor för 5G måste forskare utveckla ny teknik, algoritmer och kommunikationsprotokoll, eftersom de grundläggande egenskaperna hos millimetervågskanalen skiljer sig från nuvarande cellmodeller och är relativt okända. Detta ställer krav på att bygga prototyper för att göra verkliga prov via luftgränssnittet. Först efter dessas genomförande kan man skapa modeller för att senare kunna simulera.

3GPP and IMT 2020 definierar dessa tre kategorier.

National Instruments millimetervågstransceiver är fullständigt mjukvarudefinerad (SDR). Det gör att utvecklare snabbt överföra sin konstruktion eftersom såväl hårdvaran och mjukvaran är fullt modulära. Sedan kan de snabbt iterera för att optimera designen med hjälp av programvara.

Förutom att radiokanalens bandbredd ökar från 10 MHz (maximalt 20 MHz) till 2 GHz i steget från LTE till 5G ökar behovet av processorkapacitet i motsvarande mån. Redan algoritmerna för dagens turboavkodare för LTE är datorintensiva. För att klara av nödvändig datorkapacitet sker signalbehandlingen i FPGA.

Filed under: SvenskTeknik