使用Virtex-5 FPGA實現(xiàn)LTE仿真器
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中頻數(shù)據(jù)隨后進入下行鏈路FPGA，由該FPGA將其轉換為基帶并進行過濾。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)流進行適當?shù)那蟹?，從而描繪出OFDM符號。（要實現(xiàn)這一點，同步線路必須使用多個相關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，由第三個FPGA負責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標準。
我們的設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，還能夠提供緊湊設計方案。圖3為“上行鏈路FPGA”實現(xiàn)反向FFT、循環(huán)前綴插入、濾波、IF上變頻轉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。
因為這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行了精心分析。FPGA應該容納甚至更多的LTE功能，不過我們的設計目標在于尋求系統(tǒng)中FPGA與DSP部分間的平衡。
FPGA設計策略
該項目的市場投放時間要求非常緊迫，因此我們對FPGA和DSP之間的功能劃分進行了精心的分析。值得注意的是，F(xiàn)PGA應能夠支持更多的LTE功能，不過我們的設計目標之一是尋求系統(tǒng)中FPGA與DSP部分間的平衡。
圖3 “上行鏈路FPGA”
FPGA時鐘頻率是設計中較為困難的一環(huán)。在像調制系統(tǒng)這樣的大型設計中采用245.76MHz的時鐘速率是項艱巨的任務。我們設計小組需要考慮許多問題，比如功耗、設計約束、布局布線等。盡管如此，由于ISE®設計套件可提供各個設計迭代的穩(wěn)定高質量結果，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轉換這樣的設計項目在盡量少的條件下滿足所需的LTE功能。ISE軟件也幫助我們實現(xiàn)了合適的同步電路面積。我們設計的關鍵在于在上行鏈路中采用射頻卡架構（而非存在I/Q不平衡缺點的直接轉換法）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/余弦波可用作復雜調制工作的理想載波，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。由于采用了賽靈思Virtex-5 FPGA和TI的DSP技術，LSU UeSIM LTE仿真器已經(jīng)成為蜂窩網(wǎng)絡最先進的載荷-應力解決方案測試設備，能為SDR系統(tǒng)提供強大、靈活和可擴展的解決方案。
圖4為前端“下行鏈路FPGA”進行IF下變頻轉換、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://www.biyoush.com/article/191438.htm
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