Инженеры Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали гибкую портативную измерительную систему для поддержки проектирования и повторяемых лабораторных испытаний устройств беспроводной связи пятого поколения (5G) с беспрецедентной точностью в широком диапазоне частот сигнала и сценариях. Эта система называется SAMURAI, что сокращенно от Synthetic Aperture Measurements of Uncertainty in Angle of Incident.
Новая система является первой в своем роде, которая предлагает беспроводные измерения 5G с точностью, которая может быть прослежена до фундаментальных физических стандартов, что является ключевой особенностью, поскольку даже незначительные ошибки могут привести к неверным результатам. SAMURAI также достаточно мал, чтобы его можно было транспортировать на полевые испытания.
Мобильные устройства, такие как сотовые телефоны, потребительские устройства Wi-Fi и радиостанции общественной безопасности, в настоящее время в основном работают на электромагнитных частотах ниже 3 гигагерц (ГГц) с антеннами, которые дают излучение одинаково во всех направлениях. Эксперты прогнозируют, что технологии 5G могут повысить скорость передачи данных в тысячу раз за счет использования более высоких частот «миллиметрового диапазона» выше 24 ГГц и сильно направленных, активно изменяющихся диаграмм направленности антенн. Такие активные антенные решетки помогают преодолевать потери этих высокочастотных сигналов во время передачи. Системы 5G также отправляют сигналы одновременно по нескольким путям — так называемым пространственным каналам — для увеличения скорости и преодоления помех.
Многие инструменты могут измерять некоторые аспекты характеристик направленных устройств 5G и каналов. Но большинство из них сосредоточены на сборе быстрых снимков в ограниченном частотном диапазоне, чтобы обеспечить общий обзор канала. В свою очередь SAMURAI предоставляет подробный «портрет». Кроме того, многие инструменты настолько велики, что могут искажать передачу и прием сигналов миллиметрового диапазона.
Предоставлено: М. Хаммер / NIST
Ожидается, что SAMURAI, о котором разработчики рассказали на конференции 7 августа, поможет решить многие оставшиеся без ответа вопросы, связанные с использованием активных антенн 5G. Например, что происходит, когда высокие скорости передачи данных передаются по нескольким каналам одновременно? Новая система поможет улучшить теорию, оборудование и методы анализа, чтобы обеспечить точные модели каналов и эффективные сети.
SAMURAI измеряет сигналы в широком диапазоне частот, в настоящее время до 50 ГГц, а в следующем году — до 75 ГГц. Система получила свое название, потому что она измеряет принимаемые сигналы во многих точках сетки или виртуальной «синтетической апертуры».
SAMURAI может применяться для решения множества задач, от проверки производительности беспроводных устройств с активными антеннами до измерения отражающих каналов в средах, где металлические предметы рассеивают сигналы.
Основными компонентами являются две антенны для передачи и приема сигналов, приборы с точной временной синхронизацией для генерации радиопередач и анализа приема, а также шестиосевой роботизированный манипулятор, который позиционирует приемную антенну в точках сетки, которые образуют синтетическую апертуру. Робот обеспечивает точное и воспроизводимое положение антенны и отслеживает различные схемы приема в трехмерном пространстве, такие как цилиндрические и полусферические формы.
Система обычно прикрепляется к оптическому столу размером 1,5 метра на 4,3 метра. Но оборудование достаточно портативное, чтобы его можно было использовать в мобильных полевых испытаниях и перемещать в другие лаборатории.
Читать также
Последний шельфовый ледник в Канаде обрушился в океан. Он потерял 40% за два дня
Посмотрите, что способен увидеть в космосе преемник Хаббла. Обзор телескопа Уэбб
Россия открыла авиасообщения с рядом стран. Насколько безопасно туда лететь?