在即將到來(lái)的5G時(shí)代，由于FCC、3GPP以及其他5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)都采用毫米波，所以對(duì)毫米波傳輸?shù)恼瓶貙⒆兊门e足輕重。通過(guò)通道測(cè)量技術(shù)可以捕獲到環(huán)境中無(wú)限信號(hào)是如何被影響的，比如如何受環(huán)境中的建筑、樹(shù)木、汽車(chē)甚至是行人的反射和傳輸阻礙?？梢?jiàn)，對(duì)于無(wú)線傳輸通道的特征分析在5G無(wú)線技術(shù)研究中變得十分重要，主要是因?yàn)橥ㄟ^(guò)分析5G無(wú)線傳輸特征可以對(duì)如何布局無(wú)線架構(gòu)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有很大幫助。此外，AT&T和NI一致認(rèn)為分析無(wú)線信號(hào)特征將是AT&T未來(lái)5G部署工作中的重要部分，通過(guò)無(wú)線傳輸特征分析得到的精確模型將會(huì)影響到AT&T如何合理布置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以便為用戶提供更流暢的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

AT&T推出“Porcupine”：

AT&T最近公布了一款稱為“Porcupine”的獨(dú)一無(wú)二的5G通道探測(cè)器，聽(tīng)音知意，它可以在15毫秒以6000的入射角描繪出一個(gè)5G傳輸通道的傳輸特征，而使用傳統(tǒng)的云臺(tái)單元?jiǎng)t需要15分鐘才可以完成。Porcupine的通道測(cè)量方式可以捕獲到一個(gè)既定環(huán)境中無(wú)線信號(hào)是如何被影響的，比如，可以探測(cè)到物體比如樹(shù)木、建筑、汽車(chē)、甚至人群是如何反射或阻止5G信號(hào)的。在測(cè)量中，Porcupine通過(guò)驅(qū)動(dòng)測(cè)試達(dá)到對(duì)5G毫米波頻段的準(zhǔn)確測(cè)量，而其他毫米波通道探測(cè)器幾乎是做不到的。AT&T的工程師還提到，在整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中用到了毫米波收發(fā)系統(tǒng)和包括國(guó)家儀器NI的LabVIEW FPGA的LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。

圖1： AT&A 的“Porcupine”5G通道探測(cè)器

在5G R&D項(xiàng)目中，NI設(shè)計(jì)的毫米波收發(fā)器系統(tǒng)提供了一個(gè)模塊化的可重配置SDR平臺(tái)，當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)NI的發(fā)送、接收無(wú)線電模塊和系統(tǒng)的PXIe處理底盤(pán)模塊評(píng)估毫米波傳輸時(shí)，這個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)可以為整個(gè)系統(tǒng)提供了高達(dá)2GHz的實(shí)時(shí)帶寬。

此外，NI的18槽PXIe-1085 底盤(pán)作為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，可以接收NI的處理模塊比如ADC、DAC和RF收發(fā)模塊的長(zhǎng)列表。而NI的毫米波收發(fā)器系統(tǒng)是利用NI的基于Xilinx Virtex-7 485T的 PXIe-7902 FPGA而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)處理模塊。

圖2：18槽3U PXI Express機(jī)箱

圖3： 基于Xilinx Virtex-7 485T的NI PXIe-7902 FPGA模塊

在整個(gè)系統(tǒng)中，基于Xilinx的Vivado設(shè)計(jì)套件設(shè)計(jì)FPGA配置，基于LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件配置不同的軟件行為，同時(shí)軟件配置依賴于硬件配置。另外，由于軟件行為配置的不同，NI的毫米波收發(fā)系統(tǒng)可以映射不同的毫米波處理任務(wù)到多重FPGA上。而分布在NI毫米波收發(fā)系統(tǒng)的FPGA片為快速創(chuàng)建并評(píng)估5G無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)原型提供了靈活的、高性能的、低延遲的處理效率，正如AT&T的Porcupine設(shè)計(jì)。

總結(jié)：

目前，4G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行已經(jīng)十分普及，意味著5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的研究也進(jìn)入后期，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的搭建布局往往依賴于無(wú)線信號(hào)的實(shí)際傳輸特征。此時(shí)，Porcupine設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，而Porcupine的實(shí)現(xiàn)FPGA功不可沒(méi)，Xilinx作為FPGA業(yè)界的龍頭老大，豈會(huì)落后。