“武士”系统精确测定5G通信信道学术资讯

工程师Rodney Leonhardt，Alec Weiss和Jeanne Quimby以及NIST的SAMURAI。

美国“科学日报”网站8月10日报道，美国国家标准与技术研究所（NIST）的工程师们开发了一种灵活、便携的测量系统，以支持第五代（5G）无线通信设备的设计和可重复性实验室测试，新系统在宽频谱范围和多种应用场景下都具有前所未有的准确性。

该系统被称为SAMURAI（Synthetic Aperture Measurements of Uncertainty in Angle of Incidence），是首个达到基本物理标准精度的5G无线测量系统。此外SAMURAI的体积也足够小，可以运输到测试现场。

手机、用户Wi-Fi设备和大众安全无线电等移动设备目前大多在3千兆赫（GHz）以下的频段工作，其天线在各个方向上具有相同的辐射。专家预测，5G技术可以通过使用24GHz以上的更高频率的“毫米波”和高度定向、主动变化的天线模式，将数据速率提升千倍。

许多仪器可以测量定向5G设备的某些参数和信道性能。但大多数只能在有限频率范围内搜集大致信息，对一个信道的总体情况进行概况，而SAMURAI能够为我们提供详细的性能描述。此外，许多仪器的物理尺寸太大，可能会扭曲毫米波信号的传输和接收。

SAMURAI测量信号的频率范围很广，目前最高可达50GHz，明年将扩展到75GHz。该系统之所以得名，是因为它在网格或虚拟“合成孔径”上的许多点测量接收信号。这样就可以在三维空间重建接收到的能量——包括信号的接收角度。

SAMURAI可以应用于各种任务，包括验证配备有源天线的无线设备的性能，以及环境中有金属物体散射信号时的反射信道的测量。NIST的研究人员目前正在利用SAMURAI开发毫米波频段的工业物联网设备的测试方法。

该设备的基本组件包括：两根天线，用于发射和接收信号；具有精确定时同步功能的仪器，用于产生无线电传输并分析接收情况；一个六轴机械臂，将接收天线定位到合成孔径形成的网格点上。该机械臂保证了天线位置的准确、可重复，并在三维空间中追踪各种接收模式的轨迹，如圆柱形和半球形。此外，研究人员还可以在测试设置中可以放置各种小型金属物体，如平板和圆柱体，以模拟建筑物和其他现实世界中阻碍信号传输的因素。为了提高定位精度，系统还添加了一个由10个摄像头组成的设备来追踪天线，并测量信道中散射信号的物体的位置。

测量可能需要几个小时才能完成，所以（稳定）信道的所有方面都可以记录下来，以便以后分析。这些数值包括环境因素，如温度和湿度、散射物体的位置以及测量系统的精度漂移。

科界原创

编译：李华

审稿：alone

责编：橘子

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200810113158.htm