Conference Paper

FR1 

25, 30, 40, 

50, 60, 70, 

80, 90, 100 

15, 30, 60 

QPSK, 

64QAM, 

±2 

50, 100, 200, 

400 

60, 120 

16QAM, 

256QAM 

A prototype of 5G base station can be made on the basis of 

various modules and tools for fast prototyping. Base station 

types 1-O and 2-O cannot be implemented on fast prototyping 

tools due to their design features. Since BS types 1-O and 2-O 

should consist of a single module that combines the transceiver 

part and the DAA (digital antenna array), the only possibility is 

to design and implement software without a real hardware 

device due to the lack of systems in the market that combine 

the transceiver module and the DAAs. 

Base stations type 1-C could be implemented by the means 

of fast prototyping since they are BSs of modular structure. 

Currently there are a large number of USRP models on the 

market for fast prototyping systems which operate in the FR1 

range (e.g. Ettus Research, National Instruments) [6]. It is also 

possible to implement a base station based on prototyping 

platforms, such as Analog Devices modules [7]. 

Similarly it is possible to implement BS type 1-H  using 

fast prototyping tools. An example of such an implementation 

is the MIMO system at the University of Bristol [8]. For signal 

processing, the PXI module is used as a network core, which 

can be connected to an external Internet network. USRP 

modules act as transceivers, which are integrated into a single 

block through a switching device. A composite antenna is 

connected to the USRP modules. 

The options for implementing base stations, based on the 

allocated frequency bands for subscribers are described further. 

For prototyping BS operating in bands up to 40 MHz the 

following devices can be used: USRP-2940, USRP-2942, 

USRP-2943, USRP-2950, USRP-2952, USRP-2953 by 

National Instruments and transceiver modules ADRV9009, 

AD6688, AD9364 by Analog Devices. 

For bands up to 100 MHz the following devices can be 

used: USRP-2940, USRP-2942, USRP-2943, USRP-2944, 

USRP-2950, USRP-2952, USRP-2953, USRP-2954, USRP-

2974 by National Instruments and transceiver modules 

ADRV9009, AD6688 from Analog Devices.  

IV.  5G

BS

ROTOTYPING 

E

XPERIENCE

The development of the BS prototype is carried out on the 

National Instruments MIMO system. The main parameters 

used to select the USRP block for prototyping the 5G mobile 

communication system are the ability to work in the selected 

frequency range, bandwidth, order of latency values and the 

number of supported devices. Comparative characteristics of 

some NI devices are presented in Table 4. 

The analysis of the data in Table 4 allows to conclude that 

the USRP RIO provide the best of the required characteristics 

including the bandwidth, the latency, the minimum number of 

devices. For the further work USRP-2943R was selected [9]. 

MIMO system includes the following equipment: PXI 

Chassis PXIe-1085, PXI Controller PXIe-8135, 8Gb RAM 

Upgrade, PXI FPGA Module PXIe-7976, PXI Synchronization 

Module PXIe-6674T, 8-Channel Clock Distribution Accessory 

CDA-2990, PXI Bus Extension Module PXIe-8384, Switch 

Device for PCI Express CPS-8910 [10-16]. The final structure 

of NI equipment testbed is shown in Fig.1.  

Fig. 1. BS prototyping equipment. 

P

ROGRAMMABLE 

RANSIEVER 

D

EVICES 

ARAMETERS