FR2 Massive MIMO 原型验证与开发平台
简介
FR2 Massive MIMO 平台整合了 8x8 双极化天线阵列、升/降频器与软件定义无线电（SDR），为 FR2 领域的 Massive MIMO 测试、波束管理及 6G 通信研究提供了理想平台。该方案具备高速波束切换、广角扫描范围以及完整的 API/GUI 控制能力，可帮助研究人员在多变的实验情境中灵活部署、快速验证。
核心亮点
- 8x8 双极化 AiP 阵列,支持大规模 MIMO 验证
- 覆盖 FR2 毫米波核心频段(RF 28 GHz/IF6 GHz)
- 毫米波波束控制接口支持 GUI与 API控制
- 微秒波束切换，适配高速追踪场景
- 多设备时钟同步,支持可扩展组网
应用场景
- FR2 2x2/4x4 Massive MIMO 原型验证
核心优势
- 真实场景 FR2 Massive MIMO 测试平台,验证波束赋形与空间复用模拟下一代通信部署
- 3GPP 标准 API赋能,实现5G/6G、波束与 MIMO 原型突破
- 双交叉极化支持,优化多径与/极化舆真实场景验证
- 模块化设计,支持多信道 MIMO 的灵活扩展
详细说明
该 FR2 Massive MIMO 测试平台集成了 8×8 双极化天线阵列 、高性能 上/下变频器（Up/Down Converter） 以及可编程的 软件定义无线电（SDR） 系统，能够在 24 GHz -- 44 GHz 的 FR2 毫米波频段下实现高精度、多通道的信号收发与处理，为 5G-Advanced 与 6G 阶段的 Massive MIMO 技术研究提供了完备的实验基础。
天线阵列部分采用 双极化单元设计 ，既支持垂直与水平极化模式的独立发射与接收，也可进行极化复用与极化分集，从而提升频谱利用率与链路可靠性。阵列规模为 8×8=64 个阵元 ，配合精确的相位与幅度控制，可实现窄波束、高增益的波束赋形（Beamforming），并具备宽达 ±60° 的波束扫描范围，覆盖大多数典型的室外与室内毫米波通信部署场景。
平台内置的高速波束切换能力依托于硬件级的 SPI 控制接口 ，可实现 140 ns 级的波束方向重配置，适用于高速移动用户、波束追踪与波束切换等动态场景。在高速列车、无人机通信、毫米波雷达感知等应用中，能够显著降低波束失配导致的链路中断概率。
信号链设计结合了高性能 升/降频模块 与 SDR 主机，支持 1.6 GHz 及以上瞬时带宽 的多通道收发，并通过 10 MHz 参考时钟与 PPS（Pulse Per Second） 实现多机相位同步，确保多通道系统在大规模 MIMO 和协同波束赋形实验中的高相干性。配合 SDR 的可编程性，用户可在物理层灵活部署多种波形、编码与调制方案，快速验证从 5G NR FR2 到未来 6G 新空口的实验需求。
在软件层面，平台配套 完整的 GUI（图形化用户界面）与 API（应用编程接口） ，兼容 GNU Radio、MATLAB、LabVIEW 等主流开发环境，支持 Python、C++ 等语言调用。研究人员可以通过 GUI 快速配置实验参数，也可利用 API 深度定制波束调度策略、信号处理流程与协议栈实现。
该平台的典型应用包括：
- 6G Massive MIMO 技术验证 ------ 支持多用户 MIMO、混合波束赋形（Hybrid Beamforming）及大规模天线阵列信道特性测试。
- 波束管理与追踪研究 ------ 在高速移动、多径和阻塞环境下优化波束选择与切换策略。
- FR2 网络原型设计 ------ 用于验证毫米波链路预算、覆盖建模和干扰管理算法。
- ISAC（感知与通信一体化）实验 ------ 实现通信链路与毫米波雷达感知功能在同一平台上的融合验证。
- 卫星通信与 HAPS 实验 ------ 模拟 LEO 卫星及高空平台的波束管理与多链路通信。
凭借 模块化、可编程、高相干、多通道 的核心特性，该 FR2 Massive MIMO 平台不仅是科研机构开展 6G 高频通信研究的理想选择 ，也是工业界进行原型验证与性能优化的关键工具，能够加速毫米波与太赫兹通信技术从实验室走向商用部署的进程。