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Les récentes tendances 5G/B5G, SATCOM et 6G ont entraîné une augmentation de la demande pour les technologies mmWave. Les applications de systèmes de communication et de détection avancés nécessitent un débit plus élevé, une bande passante plus large, une latence plus faible et/ou un positionnement hybride, où les technologies mmWave offrent à la fois une bande passante importante et des débits de données élevés pour les communications, ainsi que des fréquences plus élevées avec des longueurs d’onde plus courtes qui augmentent les résolutions de plage de détection. Cependant, la propagation à haute fréquence s’évanouissant dans la bande mmWave soulève des défis importants. Les chercheurs ont étudié des technologies complètes qui mesurent les informations sur l’état du canal (CSI) pour estimer la caractérisation du canal radio dans des environnements NLOS complexes pour une application dans des systèmes de formation de faisceaux qui réalisent Massive MU-MIMO grâce à la direction et au suivi de faisceau. Ce concept est illustré à la figure 1. De la recherche à la commercialisation, un système de prototypage de preuve de concept pourrait être évalué dans une plate-forme d’émulation avec une pile de protocoles standard pour simuler des opérations réelles, comme le montre l’exemple illustré à la figure 2 .
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| Figure 1. Architecture MIMO
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Figure 2. Système de communication 5G O-RAN
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Solution de prototypage rapide mmWave de TMYTEK
TMYTEK, un pionnier de la solution totale mmWave, offre une plateforme prête à l’emploi pour accélérer le processus du prototypage à la commercialisation.
Notre solution de prototypage rapide par ondes millimétriques est composée de
- Convertisseur de fréquence : UD Box 5G, un convertisseur ascendant et descendant doté d’une bande ultra large qui couvre la majeure partie de la bande sous-6 GHz pour utiliser pleinement la bande 5G NR FR2 mmWave avec des performances EVM garanties.
- Beamformer : série BBox 5G, un boîtier unique intégrant des PA, des LNA, des commutateurs Tx/Rx et des déphaseurs avec un choix de kit d’antenne réseau 4 × 4 ou 1 × 4.
- KIT TMXLAB (alias TLK) : une interface graphique concise et intuitive pour les expériences de formation de faisceaux et les paramètres de fréquence, y compris les API pour LabVIEW, MATLAB, Python, C++ et C#.
La figure 3 montre la solution de prototypage rapide mmWave de TMYTEK avec la plate-forme USRP X410 SDR de NI pour permettre aux développeurs de systèmes d’expérimenter leurs innovations de protocole et d’algorithme avec toutes les capacités mmWave. Le X410 est l’USRP le plus puissant de NI depuis son introduction en juin 2021. Le X410 offre des fonctionnalités introuvables dans sa série héritée et prend en charge la radio 4Tx/4Rx avec une bande passante de 400 MHz et une forme d’onde standard 5G NR FR2 qui peut être appliquée à toute expérience de communication mmWave .
La solution de TMYTEK libère entièrement la capacité mmWave de la plate-forme radio USRP X410 Sub-6 GHz de NI. Cette plate-forme a été intensivement testée pour la compatibilité et les performances du système. Les cas de test suivants sont basés sur l’architecture système de la figure 3, c’est-à-dire l’extension du spectre SDR Sub-6 GHz aux bandes 5G FR2 mmWave à l’aide de l’UD Box 5G tout en démontrant d’excellentes performances EVM. La BBox 5G peut également être utilisée pour affiner le gain et la phase de plusieurs canaux RF afin d’expérimenter des comportements de formation de faisceaux.
Figure 3. Architecture système de la solution de prototypage rapide mmWave de TMYTEK avec l’USRP X410 de NI
Cas d’essai 1 | Transmettre et analyser les ondes millimétriques 5G NR
Pour convertir les signaux Sub-6 GHz du X410 de NI en 28 GHz, le convertisseur de fréquence haut/bas UD Box 5G de TMYTEK et le frontal de formation de faisceaux BBox 5G sont utilisés pour transmettre et analyser la forme d’onde 5G NR FR2 dans de vraies bandes mmWave. Les paramètres de fréquence mmWave, chaque canal activé/désactivé et les paramètres de gain et de phase peuvent être contrôlés individuellement par TLK, ainsi que par l’interface graphique de LabVIEW, comme illustré à la figure 4. L’EVM d’un signal avec une bande passante de 400 MHz et 256 QAM a produit une excellente qualité qui était supérieur à la spécification TS 38.521 de 3GPP sur 3,5 % (-29 dB) pour 256 QAM. Le résultat est tel qu’illustré à la figure 5.
Figure 4. Interface graphique LabVIEW de UD Box 5G, BBox One 5G et BBox Lite 5G
Figure 5. Résultat EVM de la forme d’onde 5G NR FR2 400MHz/256QAM/120K SCS
*X410 TX EVM pour référence : -38dB@2.5G/400MHz/120k SCS
Cas d’essai 2 | Direction du faisceau
La technologie Beamforming est essentielle pour les applications mmWave. TMYTEK fournit une plate-forme de gestion de faisceau prête à l’emploi pour expérimenter visuellement le comportement de formation de faisceau sur l’interface graphique du kit TMXLAB (TLK), comme illustré à la figure 6. Les faisceaux peuvent être facilement saisis et dirigés pour voir le résultat d’un désalignement. TLK est également un outil utile pour simuler le suivi du faisceau. La figure 7 montre une configuration avec la BBox Lite 5G déplacée en azimut et le faisceau BBox One 5G visant à s’aligner avec la BBox Lite 5G. Cela démontre à quel point il est facile et intuitif de récupérer le signal en réglant l’axe de visée et l’angle de direction du faisceau. Ce banc d’essai de formation de faisceau offre également une plate-forme extrêmement utile pour les développeurs d’algorithmes de gestion de faisceau.
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| Figure 6. Interface graphique du kit TMXLAB (TLK) | Figure 7. Expérience d’orientation de faisceau par azimut |
Points clés à retenir
Cette solution permet en outre des capacités mmWave pour la recherche avancée et le développement commercialisé. Les principaux points à retenir sont classés ci-dessous en fonction des avantages de la solution, des avantages offerts par TMYTEK et de la manière dont il est client.
| Fnature | UNavantages | Bavantages |
| Ultra-large bande | – Couvre la plupart des bandes sous-6 GHz
– Prend en charge la totalité de la bande 5G NR FR2 mmWave – Excellentes performances EVM |
– Activation de la capacité de bande mmWave
– Boîtier unique pour une utilisation dans diverses applications CAPEX optimisé : Rentable |
| Prêt pour le MIMO | – Synchronisation externe avec l’équipement de test
– Synchronisation interne avec chaque appareil UD |
– Activation d’une architecture MIMO complexe
CAPEX optimisé : Rentable |
| Compatible avec la bande de base | – Intégré et validé pour tester les performances et la stabilité | – Prêt à être mis en œuvre en tant que prototype de système mmWave
Réduire les OPEX : gain de temps |
| Beamformer prêt à l’emploi | – Boîtier unique pour le contrôle de 16 canaux d’antenne
– HW/SW intégré – Entièrement calibré |
– Prêt pour la mise en œuvre en tant que prototype MIMO et formation de faisceaux
TCO optimisé : gain de temps et rentabilité |
| Commutation de faisceau nanoseconde | – Capacité de commutation de faisceau rapide
Conforme à la latence de commutation de faisceau 3GPP |
– Activation de la capacité de développement d’algorithmes de commutation de faisceaux
Réduire les OPEX : gain de temps |
| Prêt pour l’interface graphique du logiciel | – Contrôle entièrement indépendant de l’activation/désactivation, du gain et de la phase pour chaque canal
– Plate-forme de contrôle de faisceau intuitive |
– Expériences simples de formation de faisceaux
– Extrêmement utile en tant que plate-forme de développement d’algorithmes de formation de faisceaux Réduire les OPEX : gain de temps |
| Ouvrir l’API | Prend en charge C++, C#, Python, LabVIEW, MATLAB
Exemple de code Github* |
Intégré dans son propre programme de test
Réduire les OPEX : gain de temps |
*Exemple de code Github : https://github.com/tmytek
Avantages pour l’industrie
TMYTEK est à la tête des marchés mondiaux de la communication en 5G/B5G et SATCOM en fournissant les solutions mmWave les plus innovantes et les plus rentables, et en plus de la détection sans fil avancée, de l’ingénierie de conception IA et du domaine de la ville intelligente pertinente. TMYTEK a connu beaucoup d’élan mmWave et s’est avancé pour résoudre les problèmes et résoudre les problèmes. L’objectif est d’offrir les appareils mmWave omniprésents pour enrichir et améliorer la qualité de la vie quotidienne de l’homme.
Dans le domaine de la recherche, Université de Shanghai & Université XIDIAN adopté la solution de TMYTEK pour la conception et la vérification des antennes réseau ; Université d’Hawaï a utilisé la caractéristique mmWave basée sur la plate-forme de TMYTEK pour développer le détecteur de signal vital sans contact pour le COVID-19.
Sur le marché commercialisé, de nombreux projets avancés de conception de sous-systèmes d’antennes à réseau de phase sont en cours pour la 5G mmWave O-RAN RU, les terminaux utilisateurs SATCOM ainsi que pour les maritimes et l’aérospatiale.
De plus, TMYTEK prend la responsabilité d’intégrer les ressources de la chaîne de valeur de l’écosystème pour garantir le succès du mmWave ; En attendant, soutient le développement industriel à long terme des acteurs de l’écosystème.
Avec TMYTEK, assistez à l’arrivée de mmWave.