YunSDR Y790 是一款面向未來的軟體定義無線電平台

Mondo 科技 更新 2024-02-24

背景

軟體定義無線電 (SDR) 是一種可程式設計無線裝置,通常用於無線研究中的原型設計和部署應用。 SDR 通常用於通訊、下一代雷達、電子戰 (EW)、空中 (OTA) 測試和測量以及 5G 6G 研究等領域。 大多數 SDR 都具有通用的硬體架構,包括具有不同效能的通用處理器 (GPP)、FPGA 和射頻前端。

軟體定義的無線電裝置允許使用者在主機上開發應用程式,工程師使用以下常用工具:

Mathworks MATLAB 軟體。

直接使用 C++、Python 或 C 開發應用程式。

利用開源 SDR 框架,例如 GNU Radio。

利用開源移動通訊協議棧,如 SRSLTE 和 Open Air Interface 5G。

如果主機的處理能力不足或延遲過大,也可以在軟體定義無線電裝置本身的FPGA晶元上進行訊號處理硬體加速。

YUNSDR 是一系列軟體定義無線電產品,旨在滿足廣泛的無線原型設計和部署需求。 無論您是無線電領域的初學者還是經驗豐富的技術專家,您都可以找到合適的 YunSDR 開發平台來實現您的想法。

Yunsdr 不僅是乙個硬體,也是乙個開發工具。 通過豐富的參考設計和行業應用案例,幫助客戶快速實現樣機系統驗證,加快創新步伐!

自第一台YUNSDR誕生以來,它一直在不斷創新和公升級,以挑戰SDR行業的效能極限,滿足不同客戶的設計需求。

突破軟體定義無線電的頻寬限制

目前主流軟體定義無線電產品的頻寬通常在100MHz到200MHz之間,高階產品可以達到400MHz。 Yunsdr Y790 基於第 3 代 Xilinx Zynq UltraScale+ RFSOC 構建,瞬時頻寬高達 2GHz,是商用軟體定義無線電領域的首款產品。

之所以能夠實現如此高的效能,是因為Y790採用了高階儀器級的高速ADC和DAC,在14位高精度模式下,ADC取樣率可以達到5GSPS的驚人速度。 而 DAC 可以達到驚人的 985gsps。2GHz實時頻寬的好處在於,它不僅滿足現有商用協議的最高頻寬要求,還支援未來的通訊標準,如6G公釐波和衛星通訊等高頻寬場景。 對於頻譜分析、射頻記錄和回放等,頻寬越大,可以同時觀察到的資訊就越多,可以取代傳統的高階儀器或多種裝置。

目前,WiFi6的訊號頻寬高達160MHz,未來WiFi7將達到320MHz。 5G公釐波標準的頻寬最高可達800MHz,部分衛星通訊標準的頻寬需要達到960MHz。 如果您使用通道**和模擬,那麼頻寬越高越好,可能是 1GHz 甚至 2GHz。 因此,雲士DR Y790是乙個面向未來的軟體定義無線電平台,幾乎可以滿足未來5到10年無線通訊標準的頻寬要求。

除了最重要的瞬時頻寬外,衡量軟體定義無線電平台效能的主要標準是頻段範圍、通道數、基帶能力和資料介面

頻段範圍覆蓋主流應用

目前的無線通訊標準基本在6GHz以內,高頻寬通訊應用一般在公釐波頻段。 因為只有公釐波才能提供如此豐富的頻譜資源。 對公釐波的支援程度也是高階軟體定義無線電平台的重要評估引數。

YUNSDR Y790提供支援5G FR2頻段(28GHz和39GHz)的完整解決方案,通過匹配的上下逆變器,可支援24GHz 44GHz連續變頻,頻寬支援400MHz和800MHz模式,並提供4x4和8x8相控陣天線,滿足5G公釐波通訊和波束成形的相關研究,也支援未來6G標準的技術探索。

Yunsdr Y790 的公釐波天線元件。

基於雲減R Y790及其公釐波元件,構建了完整的公釐波樣機驗證和測試平台。

通道數量可級聯和擴充套件

RFSoC 首次將嵌入式處理器、資料轉換器 (ADC DAC) 和可程式設計 FPGA 整合到用於無線通訊的單個器件中,在單個晶元上提供多達 16 個收發器通道。

雲斯達Y790提供8個發射通道和8個接收通道,在通道數和瞬時頻寬方面遠遠超過大多數量產的軟體定義無線電產品。

Yunsdr Y790 將 8 個發射通道和 8 個接收通道整合到乙個緊湊的機架寬頻 2U 高度外形中,使其更易於運輸以進行現場測試和操作。 每個通道都是獨立的,這意味著每個通道可以調諧到不同的頻率,用於頻分復用 (FDD) 應用或同時調諧多個訊號。 這些通道還可以通過內部恆溫晶體振盪器 (OCXO) 與內部 GPS 馴服振盪器 (GPSDO) 進行同步,用於時間戳,提供 10 MHz 參考和每秒脈衝數 (pps)。

高效能基帶和高速介面

隨著通道數和頻寬的增加,海量的基帶資料無疑對平台的訊號處理能力和儲存器吞吐率提出了巨大的挑戰。 YNSDR Y790 中使用的 ZU47DR 由於寬頻訊號的數字訊號處理,需要大量的 FPGA 邏輯資源,因此提供了 UDC DDC 所需的必要計算資源。

除了FPGA資源外,該晶元還整合了ARM處理器系統,滿足高階演算法和系統排程的需求,並具有豐富的介面,還可以支援GUI人機互動介面和網路控制介面。

對於大資料交換,板載片外儲存器系統吞吐量也很重要。 Yunsdr Y790 提供三組 DDR4 記憶體,每組 64 位寬,執行頻率為 2400MHz。 其中,PS處理器系統有單獨的組,PL系統有兩套獨立的儲存器,可以滿足苛刻的資料吞吐量要求。

未來的無線系統將需要更多的計算能力來處理日益複雜的演算法,而這在單個電路板上通常是不夠的,並且需要將資料傳遞到更強大的計算系統,例如FPGA陣列或計算機集群。 高速光纖介面已成為高效能SDR系統的標準配置,光埠的數量和速率是資料傳輸頻寬的關鍵。

YUNSDR Y790採用雙100G光口作為系統的外部資料通道,這也是商用SDR產品的頂級配置。 FPGA加速卡將100G光口轉換為PCIe30介面,並提供完整的驅動和API介面庫,使用者可直接呼叫介面功能獲取資料,可支援100G介面全速率通訊。 此外,FPGA加速卡的FPGA採用開放介面,支援使用者自身二次開發,實現演算法的加速。

FX200加速卡採用Xilinx Kintex UltraScale+系列FPGA的KU15P作為加速晶元,16nm工藝上的FPGA提供了豐富的訊號處理資源,還可以實現以下功能。

如果您需要更高的 FPGA 處理能力,可以公升級到 FX800 加速卡。 FX800 採用 Xilinx Virtex UltraScale+ 系列 FPGA VU13P 作為加速晶元,提供豐富的訊號處理資源。

開發流程支援

通訊協議棧支援

總結

YUNSDR Y790 為面向未來的無線電系統應用提供了理想的驗證平台,具有靈活的開發工具和配套軟體是的迎接 5G、6G、衛星通訊、雷達模擬、通道**和其他無線創新的技術挑戰!

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