[实用新型]基于服务器架构的大规模MIMO无线通信模拟平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是大规模MIMO无线通信模拟平台，由服务器和交换机构成的分布式计算系统为复杂算法的实时模拟提供了庞大的计算资源。

背景技术

由于智能终端的普及应用和移动新业务需求的持续迅猛增长，无线传输速率需求将长期呈爆炸式增升。在无线频谱资源日趋紧张的情况下，如何将无线通信的频谱效率和功率效率每十年提升一个量级，是无线通信的核心所在。大规模多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)技术，引起了国内外学术界和工业界的极大关注。

性能良好的模拟平台能够为通信算法的开发研究提供有力支持。在通信算法的开发研究中，仅靠软件仿真难以得到空口传输下真实的通信性能，而传统的硬件仿真平台又有开发难度较大、验证周期较长的缺点。在这种情况下，一套能够真实模拟空口传输性能的平台成为了亟待解决的问题。

在大规模MIMO通信模拟中，所面临的一大挑战在于如何快速处理海量数据，并实现低延时通信。这种平台需要具有以下特点：1)大量数据快速传输，延时影响小；2)拥有海量数据处理能力，效率高；3)组织方式灵活，便于进行平台扩展。

综合以上考虑，我们提出了一种基于服务器架构的大规模MIMO无线通信模拟平台，以应用于大规模MIMO无线通信算法的开发测试中，能够有效实现海量数据的实时处理，实现低延时传输，满足复杂通信算法的验证要求。

实用新型内容

发明目的：为了实现空口传输通信性能的仿真模拟，本实用新型目的在于设计构建起一种基于服务器架构的大规模MIMO无线通信模拟平台。该系统包含了由多核服务器架构起的分布式计算系统，有效提高了通信平台的数据处理能力，减小系统中的数据处理延时，提供大规模MIMO技术实时模拟所需的计算资源。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于服务器架构的大规模MIMO无线通信模拟平台，包括至少两个用户端，至少两个软件无线电(Software Defined Radio，SDR)，FPGA协处理器，交换机以及至少两台多核服务器；所述用户端包括一台PC机以及PC机上连接的射频模块；所述FPGA协处理器位于PXI机箱内，每个软件无线电通过PXIe线缆与PXI机箱连接，PXI机箱通过以太网接口与交换机连接，每台多核服务器也通过以太网接口与交换机相连，所述FPGA处理器接收软件无线电输出的基带数据，并将基带数据通过交换机传输至所述多核服务器。

作为优选，所述软件无线电为USRP RIO系列设备。

作为优选，所述PXI机箱、交换机和多核服务器至少配置PCI-e 10G网卡，通过10G高速光纤相连。

作为优选，所述多核服务器包括PCI-e 10G网卡、多核心任务处理模块以及计算结果显示模块。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

1、本实用新型结合了SDR+FPGA和SDR+GPP两种架构的优势，由FPGA进行基带数据初步处理，复杂的通信算法交由服务器完成，可实现低延时通信系统的快速模拟。

2、通信模拟平台中引入分布式计算架构，多核服务器可实现海量数据的并行实时处理，能够满足大规模MIMO技术所需的海量数据计算能力。

3、支持多用户通信，数据经过OFDM解调后，通过交换机传输至不同服务器进行后续处理，服务器支持并行实时计算。由交换机和服务器构建起的分布式计算系统拥有海量数据实时处理能力，能够提供大规模MIMO通信技术所需的计算资源。

4、本实用新型的模拟平台中每个服务器内都包含多核CPU，可并行实时处理数据包，能够支持复杂通信算法，大大提高处理效率，减缓通信延时。

5、平台中引入了高速交换机和10G光纤网卡，实现了通信数据的高速交互。

6、平台的组织方式灵活、扩展性强，能够根据实际计算能力的需求增加服务器的数量。

综上所述，该平台拥有低延时、高效率的计算性能，可实现大规模MIMO技术空口传输的快速模拟，能够为通信算法的开发和测试提供有力支持。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型实施例的模拟平台示意图；

图2为本实用新型多核服务器的结构示意图。

具体实施方式

下面具体阐述基于服务器架构的大规模MIMO无线通信模拟平台的实现方案。