Ein flexibles Testbett mit 100 Antennen für Massive MIMO

Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) ist einer der Hauptkandidaten für die fünfte Generation (5G) der Mobilfunksysteme. Für die weitere Systementwicklung ist es wünschenswert, Echtzeit-Testbetten zu haben, die die Möglichkeiten und Einschränkungen der Technologie zeigen. In diesem Papier beschreiben wir das Massive MIMO Testbett der Lund Universität — LuMaMi. Es ist ein flexibles Testbett, bei dem die Basisstation mit bis zu 100 kohärenten Radiofrequenz-Transceiver-Ketten auf der Grundlage der Software-Radiotechnologie arbeitet. Orthogonale Frequenzteilmultiplexverfahren (OFDM)-basierte Signalgebung wird für jeden der 10 gleichzeitigen Benutzer verwendet, die im 20 MHz-Bandbreite bedient werden. Die Echtzeit-MIMO-Vorverarbeitung und -dekodierung wird über 50 Xilinx Kintex-7 FPGAs mit PCI-Express-Verbindungen verteilt. Die einzigartigen Merkmale dieses Systems sind: (i) hohe Durchsatzverarbeitung von 384 Gbps von Echtzeit-Basisbanddaten in beiden Transmit- und Receive-Richtungen, (ii) latenzarme Architektur mit einem Turnaround von Schätzungen des Kanals zu Vorverarbeitern von weniger als 500 Mikrosekunden und (iii) eine flexible Erweiterung auf bis zu 128 Antennen. Wir skizzieren die Entwurfsziele des Testbetts, diskutieren die Signalgebung und Systemarchitektur und zeigen erste gemessene Ergebnisse für eine uplink Massive MIMO Übertragung via Luftschnittstelle von vier Single-Antenne-UEs zu 100 BS-Antennen.