test

 

     ‌‌‍‍  ‌‌‍‍‌‌‍‍  info@izmeril.com     ‌‌‍‍    ‌‌‍‍    ‌‌‍‍    ‌‌‍‍    ‌‌‍‍

Эмулятор радиоканала

Для задач НИОКР и испытаний прототипов устройств

Создаваемые сегодня радиосистемы и сценарии их работы слишком сложны, чтобы, как раньше, тестировать их измерением десятка параметров. Разработчикам необходимы всесторонние функциональные испытания – от первых экспериментов поиска до испытаний образцов радиомодулей и готовых изделий. Масштабы и объемы таких испытаний неподъемны без комбинации компьютерного моделирования и автоматизированных измерений, – нужны специальные гибкие экспериментальные стенды.

Эмуляторы радиоканала позволяют проводить сложные эксперименты в режиме программно-аппаратного моделирования (ПАМ) взаимодействия радиосистем, – в реальном времени и с реальными сигналами. Реальные радиоустройства подключаются к Эмулятору, в котором моделируется среда, распространение в ней сигналов, а также другие устройства и сигналы.

Программно-аппаратное моделирование радиосистем
Программно-аппаратное моделирование объединяет преимущества реальных экспериментов с доступностью и гибкостью программного моделирования. Ключевые части системы взаимодействуют через физические сигналы, а их логика, а также поведение других частей моделируется в мощных вычислителях.

Примеры ПАМ: имитаторы радиоканала для систем связи, фоноцелевой обстановки для РЛС, ответных или недостающих радиоблоков в КПА, стенды типа ”Железная птица” и ”Электронная птица” летательных и космических аппаратов.

Устройство Эмулятора радиоканала

Базовая идея состоит в подмене реального радиоэфира связкой SDR-приемопередатчиков, которые принимают сигналы от реальных (испытуемых) передатчиков, рассчитывают и излучают ответные сигналы для приемников, с учетом распространения радиосигналов в моделируемых условиях. При должном быстродействии системы обеспечивается полный эффект реальной работы устройств в эфире.

Базовая идея эмулятора радиоканала:
Радиоустройства обмениваются сигналами через
”ящик”, в котором сигналы формируются в
соответствии с моделями и сценариями

Расчет сигналов быстро усложняется с ростом числа устройств и каналов, а модели канала могут включать затухание, множественные переотражения, рассеяние, внешние системы, сложные сценарии движения приемопередатчиков. Также учитываются диаграммы направлености антенн и особенности систем.
В Эмуляторе плотно увязаны SDR приемопередатчики, процессоры, графические ядра и ПЛИС, оборудование и ПО для синхронизации радио и управления имитатором, шины данных, сетевое оборудование, хранилища данных и дополнительное программное и аппаратное обсепечение.
Эмулятор рассчитан на работу с реальными устройствами и может включать отдельные SDR для имитации недостающих или экспериментальных устройств.

Ключевые технологии Эмулятра радиоканала

Software-Defined Radio
Приемопередатчики SDR семейства USRP имитируют радиоустройства с произвольной модуляцией в широкой полосе. Они оснащены ПЛИС для встроенной обработки сигналов и двусторонней стриминговой связью с вычислителями.

ПЛИС
Аппаратное быстродействие ПЛИС необходимо для реального времени в ЦОС физического уровня устройств, включая MIMO и OFDM, и для моделирования радиосреды в супер-вычислителях из кластеров ПЛИС от Xilinx.

Massive MIMO
Поддержка Massive MIMO до 1024 каналов возможна благодаря плотной синхронизации SDR приемопередатчиков, обработке сигналов на ПЛИС и прикладному ПО на основе LabVIEW MIMO Application Framework.

Искусственный интеллект
Решения AI, включая нейронные сети и глубокое обучение, стремительно развиваются. Системы Эмулятора строятся на новейших ИТ решениях, чтобы поддерживать новые алгоритмы.

Серверы с GPU
В вычислениях моделей Эмулятор опирается на стандартные ИТ серверы и системы продвинутых графических вычислителей от NVIDIA. Это позволяет моделировать даже очень сложные сценарии гигантского масштаба.

Прототипирование Massive MIMO

В Эмуляторах радиоканала доступны возможности программно-аппаратного решения NI MIMO Prototyping System, предназначеного для прототипирования Massive MIMO и разработки необходимой цифровой обработки сигналов.

”Интегрированная программно-аппаратная платформа NI MIMO Prototyping System с ПО MIMO Application Framework сняла много сложностей этой разработки.”
Пол Харрис, CSN Group, Unversity of Bristol
авторы рекорда 145.6 б/с/Гц

Эмулятор канала MIMO PHY

Стенд Massive MIMO Prototyping System ориентирован на исследователей Massive MIMO физического уровня LTE, 5G NG, WiFi.
Темы исследований:

  • Приложения высокой мобильности
  • Снижение сложности алгоритмов
  • Алгоритмы временного планирования
  • Оптимизация энергопотребления
  • Распределенные Massive MIMO
  • Hand-off между базовыми станциями
  • Использование пилотов между станциями
  • Координация интерференции
  • Увеличение числа пользователей
  • Сложные геометрии антенн

Поддерживаются конфигурации MIMO от 8 до 128 антенн на базовой станции, до 8 антенн MIMO на 1 UE, или до 22 SISO UE одновременно.

Стенд также может применяться для выполнения студенческих лабораторных работ в ряде курсов по системам мобильной связи.

Эмулятор канала с поддержкой Mesh-взаимодействия

Эмулятор канала для программно-аппаратного моделирования множества радиоустройств – СВЧ Суперкомпьютер – основан на объединенных в единую систему широкополосных устройствах SDR с открытой ПЛИС для встроенной обработки радиосигналов. При необходимости, MAC и более высокие уровни реализуются в многоядерных CPU. Для расчетов сложных сценариев 3D применяются мощные видеокарты, что позволяет генерировать необходимые параметры на лету и обойтись без заготовки больших объемов IQ данных и пост-обработки. Для расчетов взаимодействия радиосигналов в реальном времени применяются кластеры мощных ПЛИС на основе Xilinx Virtex, соединенных между собой мультигигабитными линиями. Серверные контроллеры и оптоволоконная сеть обеспечивают минимальные задержки между вычислителями и модулями приемопередатчиков. Такое строение обеспечивает полноразмерную эмуляцию взаимодействия в реальном времени моделируемых и подключенных устройств. При этом сохраняется модульность и компактность эмулятора в рамках стандартных стоек 19”.

СВЧ суперкомпьютер Колизей – Арена для решений SDR+AI

Эмулятор радиоканала Колизей для проекта DARPA Spectrum Collaboration Challenge поддерживает работу 512 каналов в топологии Full Mesh для эмуляции в реальном времени взаимодействия сотен приемопередатчиков SDR.

”Ранее, для повторяемого эксперимента на сети нужно было собрать в лаборатории и подключить вместе всё оборудование сети – жутко дорого, если вам нужно больше, чем пара устройств. С Колизеем можно проводить масштабные тесты в полностью повторяемом виде. Это настоящий активатор для такого рода исследований.”
Джон Чапин, DARPA Subject Matter Expert

Технические характеристики Эмулятора радиоканала

Состав и технические характеристики Эмулятора существенно зависят от конкретной конфигурации, формируемой по техническим требованиям. Например, поддержка Mesh-взаимодействия требует спецвычислителей опции ”СВЧ Суперкомпьютер”, а поддержка Massive MIMO предполагает использование специальных блоков синхронизации радиоканалов.
Приведенные характеристики являются обобщенными типовыми значениями и предназначены для общего ознакомления. Для уточнения возможностей и получения детальных характеристик системы обсудите требования Вашей задачи со специалистом ООО ”МИР”.

Эмуляторы радиоканала на заказ

Эмулятор радиоканала – это эффективный инструмент в проведении практических исследований и испытаний радиоустройств, от первых поисковых экспериментов до тестирования готовых устройств.

ООО ”Модульные Измерительные Решения” и YEA Engineering производят интеграцию и поставку эмуляторов радиоканалов разной сложности на основе собственных разработок и продукции компаний National Instruments, Ettus Research, NVIDIA, Dell, Cisco, НТЦ ”Модуль” и др.

Мы оказываем технические консультации по модификации систем и создаем системы по техническому заданию на основе отечественных технологий для специальных задач, собственных разработок.

Требования к числу каналов, вычислительной мощности, топологии системы обсуждаются индивидуально в соответствии с задачами стенда.