构建通信原型系统系统需要几步

Q：通信领域的研究人员、工程师和学生往往需要专用的通信原型系统，以实现对4G/5G移动通信系统的认知和体验，了解4G/5G核心网架构，进行4G/5G基站的配置和4G/5G终端的接入等一系列实践。那么，构建这样一套系统需要几步呢？

A：NI表示，一步搞定~

01 NI+曾益：OAI开源5G原型系统

在近日举办的ICCC 2022上，NI携手合作伙伴曾益科技，共同展示了重磅的OAI 5G Prototyping System，帮助研究人员“一步到位”构建通信原型系统。OAI 5G Prototyping System是专用的4G/5G网络平台，来自工业界和学术界的研究人员可以基于此平台实现功能扩展，创建典型的4G/5G行业应用场景，应对实现4G/ 5G网络所面临的挑战。可以说，OAI 5G Prototyping System为创建4G/5G综合创新系统提供一个合理可实施的具体平台。  

  基于OAI开源5G原型系统，研究5G NR协议特点

载波占据98％的信道，避免载波之间出现宽保护频段；

允许各种规模的信道、可变子载波间隔、时隙长度和最多3300个子载波；

没有针对特定小区的参考信号，每20 ms同步和发送一次，可以降低基站功耗；

一个时隙内在DL和UL之间动态变化，满足任何方向的业务处理需求；

可用现有蜂窝频段，也可用30和40 GHz新频谱。

  02 系统架构

基于NI USRP X410和OAI协议栈，曾益科技构建开源的通信原型系统，解决方案包括4G/5G协议处理平台、可编程4G/5G基站、可编程4G/5G终端、4G/5G商用终端和手机，并配置天线和功放。

4G/5G协议处理平台具有4G基站(eNB)、5G基站(gNB)、4G核心网(EPC)、5G核心网(5GC)的协议处理能力，符合3GPP R15规范，支持5G NR NSA非独立组网模式和SA独立组网模式，支持商用4G/5G终端接入，支持FDD和TDD，基站带宽支持20/40/50/60/80/100 MHz多种模式，数据子载波间隔支持15 kHz、30 kHz、120 kHz，协议处理单元高达18核4.6 GHz。

4G/5G协议处理平台具备4G/5G基站模拟和4G/5G终端模拟功能，提供图形化操作配置界面，可以远程操作，提供4G/5G协议栈的L1、L2、L3层协议接口函数和开发文档。     以5G原型系统为例

可编程5G基站符合5G NR基站标准，提供开发文档，支持1 MHz至8 GHz频段，400 MHz信号带宽。基站频率误差小于5 ppb，EVM小于-42 dB，数据处理单元FPGA内存高达8 GB。基站提供千兆以太网、USB Type-C、100GbE QSFP28、PCIe Gen3 x8通信接口，提供10 MHz参考时钟输入输出和GPS同步接口，提供FPGA JTAG调试接口。

可编程5G基站支持3.5 GHz (N78)频段，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。基站具备命令行模式的终端控制窗口，支持一键式快速启动。基站支持5G商用终端和手机接入，用户可以自定义网络运营商名称，并测试基站和5G商用终端或手机的下行通信速率。

该解决方案提供5G专用天线和功放，支持3.5 GHz (N78)频段，发射功率高达+23 dBm，配合基站提供网络覆盖功能，天线和功放采用模块化设计，用户可以自由更换。同时，提供4G/5G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4G/5G商用终端和手机的SIM卡进行写卡操作，支持视频传输。关键指标/特性如下所示。

Frequency Range 频率范围	1 MHz至8 GHz (gNB) 10 MHz至6 GHz (eNB)
Subcarrier Spacing 子载波间隔	30 kHz (FR1) 120 kHz (FR2)
Bandwidth 带宽	20, 40, 50, 60, 80, 100 MHz (FR1) 50 MHz (FR2)
Duplexing Mode 双工模式	静态TDD 动态TDD FDD
Supported Physical (PHY) Layer 支持的物理层	NR-PSS, NR-SSS, NR-PBCH, NR-PDCCH, NR-PDSCH, NR-CSIRS, NR-PUSCH, NR-PUSCH, NR-PRACH, NR-SRS
Supported Media Access Control (MAC) Layer 支持的介质访问控制层	SIB1 Contention Free Contention Based RA Procedure Dynamic UL/DL Scheduler with HARQ Procedure MCS Adaptation from HARQ BLER CSI-RS CSI Measurement Report Handling SR Handling

　　

      审核编辑：彭静