“基于USRP的分布式6G近场通信小型蜂窝系统实验平台”
📋 简单描述：
- 以多台USRP X310/X410搭建一组小型分布式6G蜂窝基站。
- 基站之间共享时钟同步，但物理上独立布置（比如2米、5米、10米分散开）。
- 每个基站都能独立发送近场聚焦波束，同时多个终端可以接入，形成近场小区（Near-Field Cell）。
- 平台可以验证：
- 多基站联合波束成形（协作通信）
- 动态切换（用户在不同近场小区之间切换）
- 小区边缘干扰管理
- 近场MIMO+协作分集（CoMP）
📈 为什么这个点子厉害？
- 6G中强调"小基站"、“超密集部署”、“近场多点协作”，你的点子正符合。
- 分布式小基站在传统系统中很难做（要极低延迟同步），但USRP完全可以做到（10G/外部时钟同步）。
- 可以玩很多高级实验，比如：
- 分布式MIMO
- 小区切换延迟测量
- 多点到单用户的联合波束
- 未来可以扩展到：
- 联合通信与感知（ISAC，小基站探测用户位置）
- 近场RIS增强蜂窝（在小区边缘放智能超表面）
🛠 简单系统结构
控制PC
|
10G交换机 —— OctoClock同步
|
|—— USRP X310 #1 (基站A)
|
|—— USRP X310 #2 (基站B)
|
|—— USRP X310 #3 (基站C)
|
终端 (移动接收机)
每台X310通过10G网络与PC通信，共享10MHz参考，1PPS同步。
🛠 需要硬件
| 项目 | 型号/建议 |
|---|---|
| SDR主机 | 多台 USRP X310（或X410更好） |
| 同步器 | Ettus OctoClock-G |
| 10G交换机 | Netgear XS708T 或Cisco 10G Switch |
| 光模块+光纤 | SFP+ 10G光模块，OM3光纤 |
| 近场天线 | 定向天线/小型相控阵/透镜天线 |
| 移动终端 | 可选用滑轨/轮式移动平台 |
📚 这个点子适合做什么项目？
- 6G近场多基站联合通信研究
- 小型蜂窝系统仿真
- 近场MIMO + 动态小区切换实验
- 可发高水平会议论文（如 IEEE ICC, GLOBECOM）
- 科研项目申报（国家自然科学基金、重大专项）
📄 项目名称
基于USRP的分布式6G近场通信小型蜂窝系统设计
1. 项目概述
本项目旨在利用USRP X310硬件平台，搭建一个分布式小型蜂窝网络实验系统，支持6G近场通信特性，包括：
- 近场波束成形
- 多基站协作（Coordinated Multi-Point, CoMP）
- 小区边缘干扰管理
- 移动终端小区切换
- 分布式MIMO
- 低延迟联合感知（可选扩展）
平台开放、可重构，可用于科研验证、协议开发、算法测试和标准前瞻性研究。
2. 系统总体架构
【简化示意图】
+-----------+ +-----------+ +-----------+
| 基站 A | | 基站 B | | 基站 C |
| USRP X310 | | USRP X310 | | USRP X310 |
+-----------+ +-----------+ +-----------+
\ / \
+-------------------+--------------------------+
|
10G交换机（带OctoClock同步）
|
控制PC (服务器)
|
移动终端 (USRP B210 or 其它)
3. 详细模块划分
| 模块 | 主要功能 | 关键指标 |
|---|---|---|
| USRP基站节点 | 发送近场定向波束信号，协作MIMO | 发射频率 2.5–6 GHz，中频或上变频毫米波 |
| 控制PC | 统一控制所有基站节点发射/接收调度 | 支持10G大带宽流量，时间同步管理 |
| 10G交换机+同步器 | 保障所有USRP节点同步收发时钟 | 精度10ns以内 |
| 终端节点 | 接收多基站联合信号，进行切换、合并 | 支持高速移动（>10cm/s）测试 |
| 移动平台（可选） | 测试移动小区切换（handover）性能 | 轨道滑轨或轮式移动 |
4. 核心子系统设计
4.1 无线信号处理模块
- 基带信号生成：QPSK/16QAM/64QAM调制
- 上层协议仿真：简化版MAC/PHY控制
- 波束赋形：可控相位与幅度权重生成
- MIMO预编码器：Zero Forcing（ZF），MMSE预编码
- 功率控制：动态功率调整支持移动终端跟踪
4.2 网络调度模块
- 时分同步：所有USRP共享外部10MHz参考 + PPS
- 数据调度：集中式控制/分布式调度两种模式切换
- 小区切换机制：根据RSSI/SINR动态选择基站
4.3 信道测量模块
- 近场信道扫描：实时测量CSI（Channel State Information）
- 小区间干扰检测：小区交叠区动态测试
- 移动终端轨迹感知：记录移动端实时SNR/RSSI曲线
5. 核心实验项目规划
| 实验项目 | 实验目的 | 备注 |
|---|---|---|
| 近场波束成形实验 | 验证近场聚焦能量增强 | 多基站独立测试 |
| 多基站联合波束实验（CoMP） | 测试双基站联合传输增益 | 同步发送 |
| 小区切换延迟测量 | 测量切换时间及数据丢失率 | 移动终端平台配合 |
| 小区边缘干扰实验 | 研究干扰管理与协作传输 | SINR测量 |
| 分布式MIMO容量测试 | 测试分布式阵列下空间复用度 | 多流同时传输 |
6. 系统关键技术指标
| 指标 | 目标数值 |
|---|---|
| 发射带宽 | ≥ 100 MHz |
| 近场通信距离 | 0.1–1米（室内环境） |
| 同步精度 | < 10 ns |
| 小区切换时延 | < 1 ms |
| 单终端最大吞吐量 | > 500 Mbps（根据调制方式可调） |
| 小区总吞吐量 | <