מתקן בדיקה MIMO מסיבי 5G

רב – קלט/רב – פלט מסיבי – רקר”פ, הנו תחום מרתק של מחקר ה-5G האלחוטי. עבור רשתות נתונים אלחוטיות מהדור הבא, הוא מבטיח הישגים משמעותיים המקדמים את האפשרות לטפל במספר רב יותר של משתמשים בשיעורי נתונים גבוהים יותר עם מהימנות טובה יותר, יחד עם צריכת הספק נמוכה יותר. באמצעות שימוש במערכת NI מסיבית של יישום רקר”פ, החוקרים יכולים לבנות מתקני בדיקה רקר”פ בעלי 128 אנטנות על מנת להקים אב-טיפוס של מערכת אנטנות בקנה מידה גדול באמצעות שימוש בתוכנת תכנון – מערכת LabVIEW, אשר זכתה בפרס, ורמ”תים NI USRP™ RIO עדכניים. באמצעות תרשים תכנון מפושט ליצירת לוגיקה מבוססת FPGA ופריסה שוטפת לעיבוד עתיר ביצועים, החוקרים בתחום זה יכולים לעמוד בדרישות לבניית אבי טיפוס של המערכות המאוד מורכבות הללו, באמצעות שימוש בחומרה ותרשים תכנון תוכנה אחידים.

מבוא לרקר”פ מסיבי
הגידול האקספוננציאלי במספר ההתקנים הניידים וכמות הנתונים האלחוטיים אשר הם צורכים, דוחפים את החוקרים לבחון טכנולוגיות וגישות חדשות על מנת לטפל בדרישות המתגברות. רשתות הנתונים האלחוטיות מהדור הבא, הקרויות “הדור החמישי”, או 5G, נדרשות לטפל לא רק במגבלות קיבולת, אלא באתגרים קיימים הרווחים במערכות התקשורת שבשימוש, כמו מהימנות הרשת, כיסוי, יעילות אנרגטית וזמן אחזור. רקר”פ מסיבי, הנחשב למועמד לטכנולוגיית 5G, מבטיח הישגים משמעותיים בשיעורי הנתונים האלחוטיים ומהימנות קישור, וזאת, באמצעות שימוש במספר רב של אנטנות (יותר מ-64) בתבש”ק. גישה זו שונה באופן קיצוני מארכיטקטורת התבש”ק של תקנים הקיימים כיום, המשתמשת ב-8 אנטנות, לכל היותר, במיקום איזורי. עם שימוש במאות אלמנטים של אנטנות, התקן הרקר”פ המסיבי מצמצם את ההספק המוקרן, באמצעות מיקוד האנרגיה למשתמשי התקנים ניידים מיועדים, באמצעות טכניקות של קידוד מוקדם. על ידי הכוונת האנרגיה האלחוטית למשתמשים מסוימים, ההספק המוקרן מצטמצם, ובאותו זמן, ההפרעה למשתמשים אחרים יורדת. דבר זה קוסם במיוחד ברשתות הסלולריות המגבילות הפרעה של היום. אם ההבטחה אשר התקן הרקר”פ המסיבי טומן בחובו תתגלה כאמיתית, רשתות דור ה-5G העתידיות, תהיינה יותר מהירות ותוכלנה לטפל ביותר משתמשים עם מהימנות טובה יותר וביעילות אנרגטית גדולה יותר.
עם מספר כה רב של אלמנטים של אנטנות, בפני מערכת התקן הרקר”פ המסיבי ניצבים מספר אתגרים אשר לא קיימים ברשתות של היום. לדוגמה, רשתות הנתונים המתקדמות של היום המבוססות על LTE או על LTE-Advanced, דורשות נווטים עיליים יחסית למספר האנטנות. התקן הרקר”פ המסיבי מטפל בנווטים עיליים עבור מספר רב של אנטנות באמצעות חלוקת זמנים דו – כיוונית (TDD) בין ערוץ תמסורת המעביר אותות מתחנה על פני כדור הארץ אל לוויין תקשורת או אל משדר אווירי אחר לבין ערוץ תמסורת המעביר אותות מלוויין תקשורת בחלל לתחנות על פני כדור הארץ, בהנחה שיש הדדיות. הדדיות ערוצית מאפשרת שימוש במידע על מצב הערוץ המתקבל מנווטי ערוץ תמסורת המעביר אותות ללוויין במקדד המוקדם של ערוץ התמסורת המעביר אותות מהלוויין. אתגרים נוספים במימוש התקן הרקר”פ המסיבי, כוללים הגדלת ערוצי נתונים וממשקים בסדר גודל אחד או יותר וסנכרון מחולק בין מקמ”שי ת”ר עצמאיים.
אתגרים אלו של איסוף נתונים, עיבוד ותזמון, הופכים את יצירת אב-הטיפוס לדבר חיוני. על מנת שהחוקרים יאמתו את התיאוריה, פירושו של דבר לעבור מהעבודה התיאורטית לעבודה במתקני בדיקה. על ידי שימוש בצורות גל ממשיות בתסריטים אמתיים, החוקרים יכולים לפתח אבי – טיפוס על מנת לקבוע את הסבירות ואת המסחריות של התקן רקר”פ מסיבי. כמו בכל טכנולוגיה או תקן אלחוטי חדש, המעבר מקונספט לאב – טיפוס, משפיע על זמן הפריסה והמסחור הממשיים. ככל שהחוקרים יבנו יותר מהר את אבי-הטיפוס, כך החברה תוכל ליהנות מהר יותר מההמצאות.

תקציר אב–טיפוס של התקן רקר”פ מסיבי
להלן מערכת יישום של התקן רקר”פ מסיבי. היא כוללת את החומרה והתוכנה הנחוצות לבניית מתקן הבדיקה הטוב ביותר בעולם להתקן רקר”פ מסיבי רב-תכליתי, גמיש ואשר ניתן להגדלה, המסוגל לבצע תקשורת דו-סטרית, בזמן אמיתי, על גבי פסים ורוחבי פס בעלי עניין לקהילת החוקרים. עם רמ”תים NI (חברת National Instruments) ותוכנת תכנון מערכתLabVIEW, האופי המודולרי של מערכת הרקר”פ מאפשרת הגדלה מצמתים בודדים למערכת התקן רקר”פ מסיבי בעלת 128 אנטנות. באמצעות החומרה הגמישה, ניתן לפרוס אותה מחדש בתצורות אחרות, היות שצרכי המחקר האלחוטי מתפתחים במשך הזמן, כמו, למשל, צמתים מבוזרים ברשת אד – הוק, או כרשתות מתואמות רב-תאיות.
הפרופסורים אובה אדפורס (Ove Edfors) ופרדריק טופבסון (Fredrik Tufvesson) מאוניברסיטת לונד בשבדיה, עבדו יחד עם NI כדי לפתח את מערכת הרקר”פ המסיבית הגדולה ביותר בעולם (ראה איור 1) באמצעות המערכת המסיבית של החברה ליישום רקר”פ. המערכת שלהם משתמשת ב-50 רמ”תים USRP RIO על מנת לממש תצורה של 100 אנטנות עבור התבש”ק של הרקר”פ המסיבי המתואר בטבלה 1. על ידי שימוש בקונספטים של רמ”ת, צוותי מחקר של החברה ואוניברסיטת לונד, פיתחו את תוכנת המערכת ואת הרובד הפיזי על ידי שימוש ברובד פיזי ובחז”ד דמויי – LTE לגישת של התקנים ניידים. התוכנה אשר פותחה באמצעות שיתוף פעולה זה, זמינה כרכיב התוכנה של המערכת המסיבית של יישום רקר”פ. טבלה 1 מראה את הפרמטרים של המערכת ושל הפרוטוקול הנתמכים על ידי מערכת מסיבית של יישום רקר”פ.

ארכיטקטורה של מערכת רקר”פ מסיבי
כמו כל רשת תקשורת, המערכת המסיבית של התקן הרקר”פ, כוללת תבק”ש וציוד משתמש (צ”מ) או משתמשים של התקנים ניידים.
התקן הרקר”פ המסיבי המיועד ליישומים סלולריים, כולל תבק”ש וצ”מ, או משתמשים של התקנים ניידים. אך התקן הרקר”פ המסיבי, שונה מהטופולוגיה המקובלת. זאת, על ידי הקצאה של מספר רב של אנטנות תבק”ש לתקשורת סימולטנית עם צ”מים רבים. במערכת אשר החברה ואוניברסיטת לונד פיתחו, התבש”ק משתמש בפקטור תכנון מערכת של 10 אלמנטים של אנטנות תחנות בסיס ליחידת צ”מ, המספקים ל-10 משתמשים גישת רוחב פס מלאה וסימולטנית ל-100 תחנות בסיס של אנטנות. התברר כי פקטור תכנון זה של 10 אלמנטים של אנטנות תחנות בסיס לצ”מ, איפשר לקצור את הרווחים התיאורטיים הרבים ביותר.
במערכת רקר”פ מסיבי, מערכת צ”מים מעבירה באותו זמן מערכת נווט אורתוגונלית לתחנת קליטה ושידור. ניתן להשתמש אחר כך בנווטים של הממסר ללוויין אשר התקבלו בתבק”ש, על מנת להעריך את מטריצת הערוץ. בתא הזמן של ממסר הלוויין לארץ, הערכת ערוץ זו משמשת לחישוב מקדד מוקדם לאותות ממסר הלוויין לארץ. באופן אידיאלי, הדבר מאפשר לכל משתמש בהתקן נייד לקבל ערוץ ללא הפרעות הכולל את המסר המיועד לו. תכנון מקדד מוקדם הנו תחום מחקר פתוח וניתן לתכנן אותו בהתאמה למטרות תכנון מערכות שונות. למשל, ניתן לתכנן מקדדים מוקדמים לביטול הפרעות אצל משתמשים אחרים, למזער את הספק הקרינה, או לצמצם את יחס הספק השיא להספק הממוצע של אותות תדרי הרדיו המועברים.
אף שייתכנו הרבה תצורות עם ארכיטקטורה זו, המערכת המסיבית ליישום של התקן רקר”פ תומכת ברוחב פס מיידי בזמן אמת של עד 20MHz אשר גדל מ-64 אנטנות ל-128 אנטנות וניתן לשימוש בצ”מים עצמאיים מרובים. הפרוטוקול דמוי LTE הנמצא בשימוש, משתמש בהמרת פורייה (Fourier) מהירה של 2048 נקודות ובתא זמן של 0.5 מ”ש, המוצג בטבלה 1. תא הזמן של 0.5 מ”ש מבטיח קוהרנטיות ערוץ מתאימה ומאפשר הדדיות ערוץ בתסריטי בדיקת התקנים ניידים (במילים אחרות, הצ”מ נע).

אלמנטים של חומרה ותוכנה של רקר”פ מסיבי
תכנון של מערכת התקן רקר”פ מסיבי דורש ארבעה מאפייני מפתח:
1. רמ”תים גמישים אשר מסוגלים לרכוש ולהעביר אותות בתדר רדיו
2. סינכרוניזציית מדויקת של תדר וזמן בין מקלטי הרדיו
3. ערוץ דטרמיניסטי עם תפוקה גבוהה עבור הנעה והקבצה של כמויות גדולות של נתונים
4. עיבוד בעל ביצוע חזק עבור רובד פיזי וביצוע עבור בג”מ על מנת לעמוד בדרישות ביצוע בזמן אמתי
באופן אידיאלי, מאפייני מפתח אלו ניתנים גם להתאמה אישית עבור צרכי מחקר מסוגים רבים מאד, במהירות.
המערכת המסיבית של התקן הרקר”פ המבוססת על NI, משלבת רמ”תים, מודולים של חלוקת שעון, מערכות PXI בעלות תפוקה גבוהה ו-LabVIEW, על מנת לספק פלטפורמת בניית אב – טיפוס דטרמיניסטית חזקה למחקר. פרק זה מפרט את האלמנטים של תוכנה וחומרה המשמשים בתחנת בסיס של מערכת מסיבית של התקן רקר”פ מבוססת NI ומסופי צ”מ גם יחד.

רדיו מוגדר – תוכנה (רמ”ת)USRP
תוכנת ה-USRP RIO מספקת מקמ”ש רקר”פ 2X2 מוכלל ו-Xilinx Kintex-7 FPGA בעל ביצוע חזק עבור האצת העיבוד של פס הבסיס, והכל בתוך מרכב U1 – בעל חצי רוחב הניתן להרכבה על מדף. הוא מתחבר לבקר מארח באמצעות PCI Express x 4 מחווט לבקר המערכת ומאפשר בכך העברת זרימת נתונים של עד 800 מגה בייט/ש למחשב השולחני או למחשב המארח PCI Express (או לפטופ בקצב של 200 מגה בייט/ש באמצעות ExpressCard). איור 2 מציג תרשים של חומרה USRP RIO.
ה-USRP RIO מופעל באמצעות ארכיטקטורה I/O הניתנת לעיצוב מחדש (reconfigurable I/O-RIO), אשר משלבת תוכנת תכנון – מערכת LabVIEW פתוחה עם חומרה בעלת ביצוע חזק, המביאים לפישוט הפיתוח באופן דרמטי. האינטגרציה ההדוקה בין החומרה והתוכנה, מקלה על האתגרים המצויים באינטגרציית המערכת, אשר הינם משמעותיים במערכת בסדר גודל כזה, וכך החוקרים יכולים להתמקד במחקר. אף שתכונת מערכת יישום החברה נכתבת בשלמות באמצעות שפת התכנות של LabVIEW, ה-LabVIEW יכול לשלב IP משפות תכנות אחרות, כמוm file script, ANSI C/C++ , ו-HDL על מנת לזרז את הפיתוח באמצעות שימוש חוזר בקוד.

לוח אם של שסי PCI Express
המערכת המסיבית של יישום התקן הרקר”פ משתמשת ב-PXIe-1085, שסי PXI מתקדם בעל 18 חריצים המשתמש בטכנולוגיות PCI Express דור 2 בכל חריץ עבור יישומים בעלי תפוקה גבוהה וזמן אחזור קצר. השסי מותאם לרוחב פס של 4 גיגה בייט/ש לחריץ ולרוחב פס של 12 גיגה בייט/ש. איור 3 מראה את הארכיטקטורה הדו – מתגית של לוח האם. ניתן לחבר מספר שסי PXI בתצורת דייזי (“חיננית”, סוג של פרח) או בתצורת כוכב בעת בניית מערכות עם מספר ערוצים רב יותר.

מודול עיבוד FPGA בעל ביצוע חזק הניתן לעיצוב מחדש
המערכת המסיבית של יישום התקן הרקר”פ משתמשת במודולים FlexRIO FPGA על מנת להוסיף מודולים לעיבוד גמישים, בעלי ביצוע חזק, הניתנים לתכנות באמצעות מודול LabVIEW FPGA בתוך פקטור צורת ה-PXI. ניתן להשתמש במודול ה-PXIe-7976R FlexRIO FPGA כעומד בפני עצמו, בעודו מספק Xilinx Kintex-7 410T עם קישוריות x8 של Express PXIדור 2 ללוח האם Express PXI. שימוש במודולים רבים מסוג פלאג – אין של המתאם FlexRIO, עשוי להרחיב את היכולות של פלטפורמת ה-I/O באמצעות מקמ”שים ת”ר בעלי ביצוע חזק, ממירי פס בסיס אנלוג – דיגיטל (ADC) / דיגיטל – אנלוג (DAC), ו-I/O דיגיטלי בעל מהירות גבוהה.

סינכרוניזציית שעון – 8 ערוצים
מודול חלוקת שעון – 8 ערוצים OctoClock של Ettus Research , מספק סינכרוניזציה של תדר וזמן גם יחד לעד 8 התקני USRP על ידי הגברה ופיצול של דופק וייחוס חיצוני של 10MHz לשנייה 8 פעמים באמצעות עִקְבות תואמות – אורך.
ה-OctoClock-G מוסיף ייחוס תדר וזמן פנימי על ידי שימוש במתנד מוכלל נשלט באמצעות GPS . איור 4 מראה את מערכת ה-OctoClock-G. מתג המצוי על גבי הלוח הקדמי מעניק למשתמש את היכולת לבחור בין ה-GPSDO הפנימי לבין ייחוס המסופק מבחוץ. באמצעות מודולים OctoClock, המשתמשים יכולים לבנות בקלות מערכות רקר”פ ולעבוד עם מערכות רב-ערוציות אשר עשויות לכלול מחקר רר, בין יתר הדברים אשר אפשר לבצע אתם.
LabVIEW מספק תרשים כלי מוכלל לניהול פרטי תוכנה וחומרה ברמת המערכת; הצגת מידע על המערכת ב-GUI, ופיתוח מעבד כללי (GPP), זמן אמיתי וקוד FPGA; שליחת הקוד למתקן בדיקה. עם LabVIEW, המשתמשים יכולים להכליל גישות תיכנותיות נוספות, כמו
ANSI C/C++, באמצעות צמתי ספריית שיחות, VHDL באמצעות צומת ההכללה IP, ואף סקריפטים מסוג קובץ ‘.m’ באמצעות מודול LabVIEW MathScript RT. דבר זה מאפשר לפתח יישומים בעלי ביצוע חזק אשר הנם גם קריאים וניתנים להתאמה אישית. כל החומרה והתוכנה, מנוהלות באמצעות פרויקט LabVIEW יחיד אשר מעניק לחוקר את האפשרות לשלוח קוד לכל האלמנטים של העיבוד ולהריץ תסריטי מתקן בדיקה עם סביבה בודדת. המערכת המסיבית של יישום הרקר”פ משתמשת ב-LabVIEW עקב התפוקה הגבוהה שלו ויכולתו לתכנת ולשלוט בפרטי ה-I/O דרך LabVIEW FPGA.

ארכיטקטורה של המערכת המסיבית של יישום תבש”ק רקר”פ
האלמנטים של פלטפורמת החומרה והתוכנה לעיל משתלבים על מנת ליצור מתקן בדיקה אשר הוגדל מאנטנות אחדות עד ליותר מ-8 אנטנות מסונכרנות. למען הפשטות, נייר עבודה זה מציג תצורות של 64, 96 ו-128 אנטנות. מערכת ה-128 אנטנות, כוללת 64 התקנים של USRP RIO דו-ערוצי קשורים ל-4 שסים PXI המחוברים בתצורת כוכב. השסי הראשי אוסף מידע עבור עיבוד מרכזי באמצעות מעבדי FPGA ובקר PXI יחדיו, המבוססים על מעבד Intel i7 בעל 4 ליבות.
באיור 7, השסי הראשי משתמש בשסי מסוג PXIe-1085 כצומת איסוף מידע עיקרי וכמנוע עיבוד אות בזמן אמיתי. שסי ה-PXI מספק 17 חריצים פתוחים עבור התקני קלט-פלט, תזמון וסינכרוניזציה, לוחות FlexRIO FPGA עבור עיבוד אות בזמן אמתי, ומודולים להרחבה על מנת להתחבר לשסי “המשני”. המערכת המסיבית של יישום תבש”ק רקר”פ דורשת תפוקת מידע גבוהה מאד על מנת להכליל ולעבד דגימות I ו-Q לשידור ולקליטה גם יחד
ב-128 ערוצים בזמן אמתי, אשר עבורם, ה – PXIe-1085 מתאים מאד, תוך כדי תמיכה ב-x8 ערוצי מידע PCI דור 2 המסוגלים לתת תפוקה של עד 3.2 מגה בייט/ש.
בחריץ 1 של השסי הראשי, בקר
ה-PXIe-8135 RT או מחשב מוטמע, פועלים כבקר מערכת מרכזי. ה-PXIe-8135 RT כולל מעבד Intel Core i7-3610QE 4 – ליבתי בעל תדירות של 2.3GHz (מקסימום 3.3GHz במוֹד Turbo Boost חד – ליבתי). השסי הראשי מאחסן ארבעה מודולים לממשק PXIe-8384 על מנת לחבר את השסי המשני ה-n למערכת השסי הראשי. החיבור בין השסים משתמש
ב-MXI ובמיוחד ב- דור 2, המספקים עד 3.3GHz בין השסי הראשי לבין כל צומת משני.
מערכת זו כוללת עד 8 מודולים PXIe-7976R FlexRIO FPGA על מנת לעמוד בדרישות עיבוד אות בזמן אמיתי עבור המערכת המסיבית של הרקר”פ. מיקומי החריץ מעניקים דוגמת תצורה היכן שניתן לערוך את ה-FPGAים בקסקדה על מנת לתמוך בעיבוד נתונים בכל אחד מצמתי המשנה. כל מודול FlexRIO יכול לשדר או לקלוט נתונים על גבי לוח האם לכל אחד אחר ולכל ה-USRP RIOים עם זמן אחזור של 5 מיקרושניות ועם תפוקה של עד 3GBs.

תזמון וסינכרוניזציה
תזמון וסינכרוניזציה הינם היבטים חשובים של כל מערכת הפורסת מקלטי רדיו רבים; כך, הם קריטיים במערכת מסיבית של רקר”פ. מערכת התבש”ק משתמשת בשעון ייחוס משותף של 10MHz וטריגר דיגיטלי על מנת להתחיל ברכישה או בביצוע בכל התקן רדיו, ובכך מבטיחים סינכרוניזציה ברמת המערכת על גבי כל המערכת (ראה איור 8). מודול התזמון והסינכרוניזציה PXIe-6674T בעל ה-OCXO, הממוקם בחריץ 10 של השסי הראשי, מייצר שעון ייחוס של 10MHz מאד יציב ומדויק (דיוק של 50ppb) ומספק טריגר דיגיטלי עבור סינכרוניזציית ההתקן למודול הראשי של חלוקת השעון OctoClock-G. אז, ה-OctoClock-G מספק וחוצץ את שעון ייחוס ה-10MHz ואת הטריגר למודולים OctoClock 1 עד 8 המזינים את התקני ה-USRP RIO, ובכך הם מבטיחים כי כל אנטנה מקבלת את שעון הייחוס 10MHz ואת הטריגר הראשי. ארכיטקטורת הבקרה המוצעת מציעה בקרה מדויקת מאד עבור כל אלמנט רדיו/אנטנה.
טבלה 2 מעניקה הפניה מהירה של חלקי תחנת הבסיס עבור מערכת ה-64, 96 ו-128 האנטנות. הדבר כולל התקני חומרה וכבלים המשמשים לחיבור ההתקנים כמוצג באיור 1.
ארכיטקטורת תוכנת תבש”ק
תוכנת מערכת היישום של תחנת הבסיס מתוכננת כך שתעמוד במטרות המערכת כפי שהן מוצגות בטבלה 1 עם עיבוד OFDM PHY מפוזר בין ה-FPGAים בהתקני ה-USRP RIO והאלמנטים של עיבוד רקר”פ PHY המפוזרים בין ה-FPGAים בשסי הראשי PXI. פונקציות בג”מ ברמה גבוהה יותר פועלות במעבד הכללי (GPP) המבוסס על Intel בבקר ה-PXI. ארכיטקטורת המערכת מאפשרת עיבוד כמויות גדולות של נתונים עם זמן האחזור הקצר הנחוץ לקיום הדדיות הערוץ. פרמטרים של קידוד מוקדם מועברים ישירות מהמקלט למשדר על מנת למקסם את ביצועי המערכת.
מהאנטנה, עיבוד ה-OFDM PHY מבוצע בתוך ה-FPGA, דבר המאפשר את העיבוד החישובי האינטנסיבי ביותר להתרחש ליד האנטנה. החישובים הנוצרים, משולבים אז ב-IP של מקלט הרקר”פ, היכן שמידע ערוצי מחושב עבור כל משתמש וכל נשא משני. הפרמטרים המחושבים של הערוץ מועברים ליחידת משדר רקר”פ היכן שמתבצע קידוד מוקדם, תוך מיקוד אנרגיה בערוץ החוזר אצל משתמש יחיד. אף שהיבטים מסוימים של הבג”מ מיושמים בתוך ה-FPGA, רוב הבג”מ ועיבודים אחרים של רובד גבוה יותר, מיושמים בתוך ה-GPP. האלגוריתמים הספציפיים המשמשים עבור כל שלב של המערכת, הנם שדה מחקר פעיל. המערכת כולה ניתנת לתצורה מחדש, מיושמת ב-LabVIEW וב-LabVIEW FPGA – אחרי שעברו אופטימיזציה למהירות בלא להקריב קריאות.

ציוד משתמש
כל צ”מ מייצג טלפון או התקן אלחוטי אחר עם קיפ”י או יכולות רקר”פ 2×2. אב-טיפוס הצ”מ משתמש ב-USRP RIO, עם GPSDO מוכלל המחובר ללפטופ, באמצעות שימוש בכבל PCI Express ל-ExpressCard. ה-GPSDO חשוב מכיוון שהוא מספק דיוק תדירות משופר ומאפשר את יכולת הסינכרוניזציה והמיקום הגיאוגרפי למקרה שיהיה צורך בהם בהרחבה עתידית. יישום מתקן בדיקה טיפוסי יכלול מערכות צ”מ רבות בהן כל USRP RIO עשוי לייצג התקן צ”מ אחד או שניים. התוכנה על גבי הצ”מ מיושמת באופן דומה מאד לתבק”ש; אך היא מיושמת כמערכת אנטנה בודדת, המציבה את ה-PHY בתוך ה-FPGA של ה-USRP RIO ושל רובד הבג”מ במחשב האישי המארח.
טבלה 3 מספקת הפניה מהירה לחלקים המשמשים במערכת צ”מ יחידה. היא כוללת התקני חומרה וכבלים המשמשים לחיבור ההתקנים כפי שזה מוצג באיור 10. לחילופין, ניתן להשתמש בחיבור PCI Express אם בוחרים במחשב אישי עבור בקר הצ”מ.

מסקנה
טכנולוגיית החברה מהווה מהפכה בתחום יצירת אבי-טיפוס של מערכות מחקר מתוחכמות עם תוכנת תכנון – מערכת LabVIEW יחד עם פלטפורמות USRP RIO ו-PXI. נייר זה מציג אפשרות ברת היתכנות לבניית המערכת המסיבית של התקן הרקר”פ במאמץ לקדם את מחקר ה-5G. השילוב הייחודי של טכנולוגיית החברה המשמשת במערכת היישום, מאפשר סינכרוניזציה של זמן ותדירות עבור מספר רב של מקלטי רדיו ודרישות תפוקת כתובות תשתית PCI Express הנחוצות להעברה ולאיסוף דגימות I ו-Q בקצב גבוה יותר מ-15.7GB/s בממסרי ההעברה ללוויינים ומהלוויינים. תרשימי זרימה עבור תכנון FPGA מפשטים את העיבוד בעל ביצוע חזק על גבי רובדי ה-PHY והבג”מ על מנת לעמוד בדרישות תזמון בזמן אמיתי.
על מנת להבטיח כי מוצרים אלו עומדים בצרכים הספציפיים של חוקרי אלחוט, החברה משתפת פעולה באופן פעיל עם חוקרים מובילים ומובילי דעה, כמו אוניברסיטת לונד. שיתופי פעולה אלו מקדמים תחומי לימוד מרתקים ומאפשרים שיתוף גישות, IP, ושיטות עבודה טובות ביותר בין אלו הנזקקים והמשתמשים בכלים כמו מערכת מסיבית של יישום רקר”פ.
פתרונות נוספים ניתן למצוא באתר החברה.

הפניות
C. Shepard, H. Yu, N. Anand, E. Li, T. L. Marzetta, R. Yang, and Z. L., “Argos: Practical many-antenna base stations,” Proc. ACM Int. Conf. Mobile Computing and Networking (MobiCom), 2012.
E. G. Larsson, F. Tufvesson, O. Edfors, and T. L. Marzetta, “Massive mimo for next generation wireless systems,” CoRR, vol. abs/1304.6690, 2013.
F. Rusek, D. Persson, B. K. Lau, E. Larsson, T. Marzetta, O. Edfors, and F. Tufvesson, “Scaling Up MIMO: Opportunities and Challenges with Very Large Arrays,” Signal Processing Magazine,
IEEE, 2013.
H. Q. Ngo, E. G. Larsson, and T. L. Marzetta, “Energy and spectral efficiency of very large multiuser mimo systems,” CoRR, vol. abs/1112.3810, 2011.
Rusek, F.; Persson, D.; Buon Kiong Lau; Larsson, E.G.; Marzetta, T.L.; Edfors, O.; Tufvesson, F., “Scaling Up MIMO: Opportunities and Challenges with Very Large Arrays,” Signal Processing
Magazine, IEEE , vol.30, no.1, pp.40,60, Jan. 2013
National Instruments and Lund University Announce Massive MIMO Collaboration, ni.com/newsroom/release/national-instruments-and-lund-university-announce-massive-mimo-collaboration/en/,
Feb. 2014
R. Thoma, D. Hampicke, A. Richter, G. Sommerkorn, A. Schneider, and U. Trautwein, “Identification of time-variant directional mobile radio channels,” in Instrumentation and Measurement
Technology Conference, 1999. IMTC/99. Proceedings of the 16th IEEE, vol. 1, 1999, pp. 176-181 vol.1.

מקרא
(לפי סדר הופעת המושג):
MIMO – (“רב – קלט / רב – פלט”) – רקר”פ;
RF – תדר רדיו / ת”ר
SDR – (“רדיו מוגדר – תוכנה”) – רמ”ת
BTS – (“תחנת בסיס קליטה ושידור”) – תבק”ש
TDD – (“חלוקת זמנים דו – כיוונית”) – חז”ד
TRANSCEIVER – (“מקלט / משדר”) – מקמ”ש
NI – חברת National Instruments
MAC – (“בקרת גישת מדיה”) – בג”מ
SISO – (“קלט יחיד / פלט יחיד”) – קיפ”י