Design and Implementation of 5G mmWave LTE-TDD HD Video Streaming System for USRP RIO SDR

본 논문은 3GPP LTE(Long Term Evolution)-TDD(Time Division Duplexing) 표준을 기반으로 NI(National Instruments)의 USRP RIO SDR(Software Defined Radio) 플랫폼을 이용해 28 GHz 밀리미터파 대역에서 HD 비디오를 무선으로 송수신하는 1T-1R(1 Transmitter-1 Receiver) 시스템을 설계 및 구현하였다. 해당 시스템은 Verilog로 설계한 LTE-TDD 송수신 모뎀을 USRP RIO에 내장된 Xilinx Kintex-7칩에 구현하여 USRP RIO를 베이스밴드로 사용하였으며, USRP RIO에서 송수신되는 신호는 자체 설계한 28 GHz RF 송수신 모듈로 업 다운 변환을 수행한 후 자체 설계한 $4{\times}8$ 서브 배열 안테나를 통해 최종적으로 HD 비디오 데이터를 통신하게 된다. USRP RIO와 Host PC의 통신 방식은 데이터 송수신시 발생되는 지연을 최소화하기 위해 PCI express(Peripheral Component Interconnect express)${\times}4$를 사용하였다. 구현한 시스템은 25.85 dBc 이상의 높은 EVM(Error Vector Magnitude) 성능을 보였으며, 실험환경 내 어디서든 HD 비디오를 성공적으로 송수신 하였다. This paper presents the implementation and design of the 1T-1R wireless HD video streaming systems over 28 GHz mmWave frequency using 3GPP LTE-TDD standard on NI USRP RIO SDR platform. The baseband of the system uses USRP RIO that are stored in Xilinx Kintex-7 chip to implement LTE-TDD transceiver modem, the signal that are transceived from USRP RIO up or down converts to 28 GHz by using self-designed 28 GHz RF transceiver modules and it is finally communicated HD video data through self-designed $4{\times}8$ sub array antennas. It is that communication method between USRP RIO and Host PC use PCI express ${\times}4$ to minimize delay of data to transmit and receive. The implemented system show high error vector magnitude performance above 25.85 dBc and to transceive HD video in experiment environment anywhere.