使用Virtex-5 FPGA實(shí)現(xiàn)LTE仿真器
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中頻數(shù)據(jù)隨后進(jìn)入下行鏈路FPGA，由該FPGA將其轉(zhuǎn)換為基帶并進(jìn)行過濾。即便芯片速率保持在245.76MHz，多相抽取濾波器仍能以30.72MHz的符號率進(jìn)行奈奎斯特FIR濾波、頻譜鏡像抑制和數(shù)據(jù)率降低等操作。
FPGA輸入數(shù)據(jù)流看上去像數(shù)據(jù)流，而非一系列的OFDM符號。同步函數(shù)對數(shù)據(jù)流進(jìn)行適當(dāng)?shù)那蟹?，從而描繪出OFDM符號。（要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，同步線路必須使用多個相關(guān)器在深度抽取的輸入數(shù)據(jù)中檢測出Zadoff-Chu主同步信號，隨即才能獲取OFDM符號。）最后，在刪除循環(huán)前綴后，以FFT轉(zhuǎn)換獲得的最終數(shù)據(jù)則通過EMIF接口傳遞到另一個DSP。下行鏈路包含兩個以串行RapidIO接口連接在一起的DSP。這兩個DSP的作用是進(jìn)行頻率校正、信道估計、均衡和MIMO解碼。然后由這兩個DSP在MAC層互連之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)通道和控制通道抽取、Viterbi和Turbo解碼、去交織和解擾。
在上行鏈路側(cè)，由第三個FPGA負(fù)責(zé)上行鏈路和下行鏈路FPGA之間的回送測試，確保SDR模板符合CPRI/OBSAI標(biāo)準(zhǔn)。
我們的設(shè)計小組廣泛使用賽靈思Core GeneratorTM IP核來生成濾波器、DDS、FFT、Block RMA、FIFO 和MACC功能，把DSP48E和DCM用于設(shè)計中的時鐘去歪斜部分。這種大規(guī)模例化方法在縮短開發(fā)時間的同時，還能夠提供緊湊設(shè)計方案。圖3為“上行鏈路FPGA”實(shí)現(xiàn)反向FFT、循環(huán)前綴插入、濾波、IF上變頻轉(zhuǎn)換以及其他時分雙工和PRACH處理所需的操作。該系統(tǒng)將同一信號發(fā)送至兩個DAC以備冗余。
因?yàn)檫@個項目的市場投放時間要求非常緊迫，我們對其功能劃分進(jìn)行了精心分析。FPGA應(yīng)該容納甚至更多的LTE功能，不過我們的設(shè)計目標(biāo)在于尋求系統(tǒng)中FPGA與DSP部分間的平衡。
FPGA設(shè)計策略
該項目的市場投放時間要求非常緊迫，因此我們對FPGA和DSP之間的功能劃分進(jìn)行了精心的分析。值得注意的是，F(xiàn)PGA應(yīng)能夠支持更多的LTE功能，不過我們的設(shè)計目標(biāo)之一是尋求系統(tǒng)中FPGA與DSP部分間的平衡。
圖3 “上行鏈路FPGA”
FPGA時鐘頻率是設(shè)計中較為困難的一環(huán)。在像調(diào)制系統(tǒng)這樣的大型設(shè)計中采用245.76MHz的時鐘速率是項艱巨的任務(wù)。我們設(shè)計小組需要考慮許多問題，比如功耗、設(shè)計約束、布局布線等。盡管如此，由于ISE®設(shè)計套件可提供各個設(shè)計迭代的穩(wěn)定高質(zhì)量結(jié)果，過采樣因子（FPGA時鐘頻率與OFDM符號頻率之比）為8，能夠讓諸如濾波器和FFT轉(zhuǎn)換這樣的設(shè)計項目在盡量少的條件下滿足所需的LTE功能。ISE軟件也幫助我們實(shí)現(xiàn)了合適的同步電路面積。我們設(shè)計的關(guān)鍵在于在上行鏈路中采用射頻卡架構(gòu)（而非存在I/Q不平衡缺點(diǎn)的直接轉(zhuǎn)換法）來接收來自中頻的FPGA數(shù)據(jù)。通過使用賽靈思直接數(shù)字頻率合成器(direct digital synthesizer)，18位正弦/余弦波可用作復(fù)雜調(diào)制工作的理想載波，并可用在傳輸無線電信號上測得的誤差矢量幅度予以確認(rèn)。由于采用了賽靈思Virtex-5 FPGA和TI的DSP技術(shù)，LSU UeSIM LTE仿真器已經(jīng)成為蜂窩網(wǎng)絡(luò)最先進(jìn)的載荷-應(yīng)力解決方案測試設(shè)備，能為SDR系統(tǒng)提供強(qiáng)大、靈活和可擴(kuò)展的解決方案。
圖4為前端“下行鏈路FPGA”進(jìn)行IF下變頻轉(zhuǎn)換、多相抽取濾波、同步、循環(huán)前綴刪除和直接FFT等操作。該系統(tǒng)使用了兩個鏈路來支持TDD和FDD模式的MIMO操作。
圖4 前端“下行鏈路FPGA”本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/191438.htm
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