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賽靈思里程碑式新品發(fā)布!

璟琰乀 ? 來源:FPGA開發(fā)圈 ? 作者:FPGA開發(fā)圈 ? 2020-11-05 11:34 ? 次閱讀
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4G一樣,5G技術(shù)也是在建設(shè)和商用中不斷完善,這會(huì)導(dǎo)致接入網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)不斷提升,如何應(yīng)對這樣的挑戰(zhàn)?我們來看看擅長自我突破的賽靈思這回又搗鼓出了 什么新品?

目前,我們已經(jīng)進(jìn)入了5G的第二波建設(shè)階段,運(yùn)營商提出了很多新的要求,如每個(gè)通道需要處理更多信息、需要更高的瞬時(shí)帶寬,需要有更高的集成度水平等,當(dāng)然也還有降低功耗、更高容量和更低成本的要求。

此外,運(yùn)營商方面O-RAN(開放無線接入網(wǎng)) 和 TIP(Telecom Infrastructure Project,電信基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目)的推進(jìn),也提出了開發(fā)基于開放和解耦架構(gòu)的5G基站設(shè)備的需求,以滿足運(yùn)營商5G低成本建網(wǎng)和靈活快速網(wǎng)絡(luò)部署需求。尤其是O-RAN提出要將 基站將變成基于通用硬件的平臺(tái),采用標(biāo)準(zhǔn)開放接口和硬件加速方案,實(shí)現(xiàn)軟、硬件解耦和組件模塊化,支持CU/DU/RU靈活部署。這些要求對5G基站設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

“要應(yīng)對這樣的挑戰(zhàn)只有依靠FPGA,有幾個(gè)原因,一是5G 時(shí)代的 ASIC NRE 成本比 4G 時(shí)代高出 3 倍,二是ASIC需要兩年設(shè)計(jì)周期,三是5G標(biāo)準(zhǔn)不斷在升級,ASIC 難以適應(yīng)5G NR 部署的變化,所以Zynq RFSoC DFE 是大規(guī)模部署的理想替代方案。”今天,Xilinx 公司有線與無線事業(yè)部高級總監(jiān)Gilles Garcia在接受電子創(chuàng)新網(wǎng)等媒體采訪時(shí)指出,“我們預(yù)計(jì)5G在未來十年還會(huì)不斷地升級,很多原來采用ASIC的客戶,都開始采用FPGA方案,賽靈思的Zynq RFSoC DFE可以說實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)領(lǐng)域的最佳平衡,它是結(jié)合了FPGA和ASIC兩種器件的長處。包括ASIC的成本、性能和功耗和FPGA的自適應(yīng)硬件和靈活性優(yōu)勢! 我相信ASIC在大量無線電應(yīng)用中還是有競爭力的,但由于5G市場的碎片化,50萬臺(tái)以下市場,DFE的競爭力很強(qiáng)!”

他提到的 賽靈思Zynq RFSoC DFE 就是我們今天要談的重點(diǎn),也是賽靈思今天重磅發(fā)布的新品--Zynq? RFSoC DFE!這是一個(gè)集賽靈思設(shè)計(jì)大成的里程碑式產(chǎn)品!

可以說,這是一類全新的具有突破性意義的自適應(yīng)無線電平臺(tái),旨在滿足不斷演進(jìn)的 5G NR 無線應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)Gilles Garcia介紹 Zynq RFSoC DFE,通過硬化的無線電IP的突破性集成,大大地提高了效率。由于實(shí)現(xiàn)了突破性集成,該器件能夠滿足5G NR部署的全部的新要求,并且可以實(shí)現(xiàn)兩倍的單位功耗性能。這是賽靈思唯一一個(gè)集成了無線的芯片,能夠緊跟5G演進(jìn)發(fā)展的自適應(yīng)硬件!

Zynq RFSoC DFE 將硬化的數(shù)字前端( DFE )模塊與靈活應(yīng)變的可編程邏輯相結(jié)合(下圖中藍(lán)色部分都是集成的硬IP),為涵蓋低、中、高頻段頻譜的廣泛用例打造了高性能、低功耗且經(jīng)濟(jì)高效的 5G NR 無線電解決方案。可以說,Zynq RFSoC DFE 在采用硬化模塊的 ASIC 的成本效益與可編程與自適應(yīng) SoC 的靈活性、可擴(kuò)展性及上市時(shí)間優(yōu)勢之間實(shí)現(xiàn)了最佳技術(shù)平衡。

需要指出的是,這個(gè)產(chǎn)品系列已經(jīng)迭代到第三代了,2016年,賽靈思推出了第一代Zynq RFSoC,主要覆蓋4GHz以下頻段,是2018年推出的第二代覆蓋5GHz以下頻段,主要針對中國和日本的頻段,現(xiàn)在的第三代,將在11月份實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),覆蓋到7.125GHz頻段。“從2017年到現(xiàn)在的大多數(shù)5G的NR早期產(chǎn)品,都是采用Zynq MPSoC/RFSoC進(jìn)行部署的。”Gilles Garcia強(qiáng)調(diào)。“當(dāng)然這三代產(chǎn)品也都支持毫米波頻譜和頻帶,從24—52GHz都支持,但我們今天推出的這款新產(chǎn)品,卻不是簡簡單單的一個(gè)Zynq RFSoC的升級,它是一個(gè)質(zhì)變,它針對無線市場,能夠包含所有的硬化DFE鏈。”

如何應(yīng)對5G多樣性需求

5G 無線電所需的解決方案,不僅要滿足廣泛部署所提出的帶寬、功耗和成本挑戰(zhàn),還必須適應(yīng)三大關(guān)鍵 5G 用例:增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶( eMBB )、大規(guī)模機(jī)器類通信( mMTC )以及超可靠低時(shí)延通信( URLLC )。

Gilles Garcia此外,解決方案必須能夠隨不斷演進(jìn)的 5G 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展,如 OpenRAN( O-RAN )、全新的顛覆性 5G 商業(yè)模式。從下圖看,即使是5G大規(guī)模的部署,4G也不會(huì)消失。我們有很多的運(yùn)營商,希望無線電能同時(shí)支持4G和5G或者支持多模。Zynq RFSoC DFE可在單個(gè)無線電單元上,為多模式,包括LTE和5G和RAN共享提供支撐。

Zynq RFSoC DFE 集成了針對 5G NR 性能與節(jié)電要求而硬化的 DFE 應(yīng)用專用模塊,同時(shí)還提供了結(jié)合可編程自適應(yīng)邏輯的靈活性,從而為日益發(fā)展的 5G 3GPP 和 O-RAN 無線電架構(gòu)提供了面向未來的解決方案。

從右上圖看帶有O—RAN的分解RAN,分布式單元和無線電單元之間,會(huì)有基帶的分裂,7.3、7.2、7.1,也就是需要在無線電單元和分布式單元之間靈活地分割基帶處理,Zynq RFSoC DFE就能夠做到這一點(diǎn)。

另外,頻譜是在不斷變化的,實(shí)際上未來還有很多頻譜有待分配,如R16,R17版的5G標(biāo)準(zhǔn),就會(huì)去許可一些之前還沒有分配的頻譜,如6GHz,7.125GHz等,另外還有毫米波的話,就是比52GHz更高的頻段。所以Zynq RFSoC DFE在FIE和優(yōu)化毫米波接口中,能夠提供直接IF多頻段,三頻段等。

“我們現(xiàn)在集成到FDE里面的這些硬核IP,其實(shí)在之前幾代RFSoC里面,它們是以軟IP形式存在的,存在于可編程邏輯里。但現(xiàn)在我們提供的是經(jīng)過3GPP認(rèn)證和驗(yàn)證的,且也是經(jīng)過實(shí)地部署的硬化IP,說明我們能夠有能力去配置這些硬化IP,幫助我們在DFE里面能實(shí)現(xiàn)類似ASIC這種功能,既可以能支持4GLTE,也能夠支持5GNR。”他強(qiáng)調(diào),“我們的這個(gè)DFE,它仍然有集成擴(kuò)展的處理器子系統(tǒng),而且也有少量的可編程邏輯,但它很大一塊是硬化ASIC IP,我們的DFE芯片能夠?qū)崿F(xiàn)8T8R的多頻段操作。”

據(jù)他介紹,RFSoC DFE 硬化了所有的DFE IP,包括DPD,CFR,DDC / DUC,通道濾波器和其他一些信號處理IP,例如重采樣和均衡器。這些是計(jì)算量最大的部分,設(shè)計(jì)可以直接受益于硬化的 IP 。RFSoC DFE還包括對ADCDAC RF電路的一些更新,用以將模擬帶寬擴(kuò)展到7.125GHz。

有些人曾認(rèn)為賽靈思 的Zynq RFSoC就是把FPGA集成了ADC和DAC,而且這些ADC和DAC的性能要弱于真正做ADC/DAC的廠家,其實(shí)這個(gè)想法大錯(cuò)特錯(cuò),實(shí)際上 ,賽靈思Zynq? UltraScale+? RFSoC集成的 RF-ADC(12 位)和 RF-DAC(14 位)與頂級模擬 IC 廠商提供的同樣位精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器相比,不僅 NSD、IM3 和 ACLR 指標(biāo)更勝一籌,而且賽靈思 Zynq UltraScale+ RFSoC 還能降低功耗,增強(qiáng)可編程性并提高集成度。因此,Zynq UltraScale+ RFSoC 便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建非常靈活的 SDR 應(yīng)用,并且解決競爭對手的直接 RF 采樣解決方案存在的大量問題。這是集成的器件詳細(xì)功能框圖和指標(biāo)截圖。

賽靈思 Zynq UltraScale+ RFSoC 12 位 RF-ADC性能測試,其中 fin = –1dBFS @ 240MHz,fs = 3.93216GSPS(SFDR 使用賽靈思 RF 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器評估工具測得)

Gilles Garcia表示Zynq RFSoC中的直接 RF采樣轉(zhuǎn)換器和數(shù)字RF的優(yōu)勢是可以自適應(yīng)(通過軟件控制)全球頻段。RF采樣轉(zhuǎn)換器提供了DC到7.125GHz的RF范圍,通過控制數(shù)字濾波器和一些簡單的外部濾波器,RFSOC DFE可以在任何頻帶中工作。

另外,他表示在5G射頻和數(shù)字鏈中的多個(gè)地方都需要濾波器。 不過在輸入RF頻率上需要一個(gè)相當(dāng)簡單的模擬鏡像抑制濾波器。從這點(diǎn)看所有濾波器都是數(shù)字化的,包括抽取、內(nèi)插和抽取濾波器在PG269文件中進(jìn)行了描述。RFSoC DFE中的通道濾波器是可配置的,并滿足3GPP對5MHz及更高頻率的要求,這樣設(shè)計(jì)師只需為其應(yīng)用配置濾波器,而無需重新設(shè)計(jì)。

他表示Zynq RFSoC DFE可以滿足不同載波需求的系統(tǒng)容量,該解決方案是業(yè)界唯一一款直接 RF 采樣平臺(tái),能夠在所有 FR1 頻帶和新興頻帶(最高可達(dá) 7.125GHz)內(nèi)實(shí)現(xiàn)載波聚合/共享、多模式、多頻帶 400MHz 瞬時(shí)帶寬。這是業(yè)界唯一支持400MHz瞬時(shí)帶寬的無線電平臺(tái),而且是為滿足非常高的帶寬而設(shè)計(jì)的

與上一代產(chǎn)品相比,Zynq RFSoC DFE 將單位功耗性能提升高達(dá)兩倍,并且能夠從小蜂窩擴(kuò)展至大規(guī)模 MIMO( mMIMO )宏蜂窩。

他表示,當(dāng)用作毫米波中頻收發(fā)器時(shí),Zynq RFSoC DFE 可提供高達(dá) 1600 MHz 的瞬時(shí)帶寬。Zynq RFSoC DFE 的架構(gòu)支持客戶繞過或定制硬化的 IP 模塊。例如,客戶既可以利用支持現(xiàn)有和新興 GaN Pas 的賽靈思經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證的 DPD,也可以插入其自有的獨(dú)特 DPD IP。

該方案可以提供更高的運(yùn)算量和更低的功耗,總功耗可以降低50%!

“這個(gè)DFE是一個(gè)非常完美、非常完整的一個(gè)單芯片方案,可以支持8T8R的無線電,也可以支持大規(guī)模的MIMO的5G NR,但是如果你也可以有兩個(gè)DFE,可以實(shí)現(xiàn)16T16R 400MHz的無線電,四顆芯片可以實(shí)現(xiàn)32T32R方案,8顆可以實(shí)現(xiàn)是64T64R設(shè)計(jì)。”他強(qiáng)調(diào),“如果未來3GPP引入了更高頻段,我們也會(huì)跟進(jìn),另外,我們預(yù)計(jì)會(huì)在2022年到2023年把7nm工藝引入RFSoC。”

責(zé)任編輯:haq

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