YunSDR Y790 是一款面向未来的软件定义无线电平台

小夏 科技 更新 2024-02-24

背景

软件定义无线电 (SDR) 是一种可编程无线设备,通常用于无线研究中的原型设计和部署应用。 SDR 通常用于通信、下一代雷达、电子战 (EW)、空中 (OTA) 测试和测量以及 5G 6G 研究等领域。 大多数 SDR 都具有通用的硬件架构,包括具有不同性能的通用处理器 (GPP)、FPGA 和射频前端。

软件定义的无线电设备允许用户在主机上开发应用程序,工程师使用以下常用工具:

Mathworks MATLAB 软件。

直接使用 C++、Python 或 C 开发应用程序。

利用开源 SDR 框架,例如 GNU Radio。

利用开源移动通信协议栈,如 SRSLTE 和 Open Air Interface 5G。

如果主机的处理能力不足或延迟过大,也可以在软件定义无线电设备本身的FPGA芯片上进行信号处理硬件加速。

YUNSDR 是一系列软件定义无线电产品,旨在满足广泛的无线原型设计和部署需求。 无论您是无线电领域的初学者还是经验丰富的技术专家,您都可以找到合适的 YunSDR 开发平台来实现您的想法。

Yunsdr 不仅是一个硬件,也是一个开发工具。 通过丰富的参考设计和行业应用案例,帮助客户快速实现样机系统验证,加快创新步伐!

自第一台YUNSDR诞生以来,它一直在不断创新和升级,以挑战SDR行业的性能极限,满足不同客户的设计需求。

突破软件定义无线电的带宽限制

目前主流软件定义无线电产品的带宽通常在100MHz到200MHz之间,高端产品可以达到400MHz。 Yunsdr Y790 基于第 3 代 Xilinx Zynq UltraScale+ RFSOC 构建,瞬时带宽高达 2GHz,是商用软件定义无线电领域的首款产品。

之所以能够实现如此高的性能,是因为Y790采用了高端仪器级的高速ADC和DAC,在14位高精度模式下,ADC采样率可以达到5GSPS的惊人速度。 而 DAC 可以达到惊人的 985gsps。2GHz实时带宽的好处在于,它不仅满足现有商用协议的最高带宽要求,还支持未来的通信标准,如6G毫米波和卫星通信等高带宽场景。 对于频谱分析、射频记录和回放等,带宽越大,可以同时观察到的信息就越多,可以取代传统的高端仪器或多种设备。

目前,WiFi6的信号带宽高达160MHz,未来WiFi7将达到320MHz。 5G毫米波标准的带宽最高可达800MHz,部分卫星通信标准的带宽需要达到960MHz。 如果您使用通道**和模拟,那么带宽越高越好,可能是 1GHz 甚至 2GHz。 因此,云士DR Y790是一个面向未来的软件定义无线电平台,几乎可以满足未来5到10年无线通信标准的带宽要求。

除了最重要的瞬时带宽外,衡量软件定义无线电平台性能的主要标准是频段范围、信道数、基带能力和数据接口

频段范围覆盖主流应用

目前的无线通信标准基本在6GHz以内,高带宽通信应用一般在毫米波频段。 因为只有毫米波才能提供如此丰富的频谱资源。 对毫米波的支持程度也是高端软件定义无线电平台的重要评估参数。

YUNSDR Y790提供支持5G FR2频段(28GHz和39GHz)的完整解决方案,通过匹配的上下逆变器,可支持24GHz 44GHz连续变频,带宽支持400MHz和800MHz模式,并提供4x4和8x8相控阵天线,满足5G毫米波通信和波束成形的相关研究,也支持未来6G标准的技术探索。

Yunsdr Y790 的毫米波天线组件。

基于云减R Y790及其毫米波组件,构建了完整的毫米波样机验证和测试平台。

通道数量可级联和扩展

RFSoC 首次将嵌入式处理器、数据转换器 (ADC DAC) 和可编程 FPGA 集成到用于无线通信的单个器件中,在单个芯片上提供多达 16 个收发器通道。

云斯达Y790提供8个发射通道和8个接收通道,在信道数和瞬时带宽方面远远超过大多数量产的软件定义无线电产品。

Yunsdr Y790 将 8 个发射通道和 8 个接收通道整合到一个紧凑的机架宽带 2U 高度外形中,使其更易于运输以进行现场测试和操作。 每个通道都是独立的,这意味着每个通道可以调谐到不同的频率,用于频分复用 (FDD) 应用或同时调谐多个信号。 这些通道还可以通过内部恒温晶体振荡器 (OCXO) 与内部 GPS 驯服振荡器 (GPSDO) 进行同步,用于时间戳,提供 10 MHz 参考和每秒脉冲数 (pps)。

高性能基带和高速接口

随着通道数和带宽的增加,海量的基带数据无疑对平台的信号处理能力和存储器吞吐率提出了巨大的挑战。 YNSDR Y790 中使用的 ZU47DR 由于宽带信号的数字信号处理,需要大量的 FPGA 逻辑资源,因此提供了 UDC DDC 所需的必要计算资源。

除了FPGA资源外,该芯片还集成了ARM处理器系统,满足高级算法和系统调度的需求,并具有丰富的接口,还可以支持GUI人机交互接口和网络控制接口。

对于大数据交换,板载片外存储器系统吞吐量也很重要。 Yunsdr Y790 提供三组 DDR4 内存,每组 64 位宽,运行频率为 2400MHz。 其中,PS处理器系统有单独的组,PL系统有两套独立的存储器,可以满足苛刻的数据吞吐量要求。

未来的无线系统将需要更多的计算能力来处理日益复杂的算法,而这在单个电路板上通常是不够的,并且需要将数据传递到更强大的计算系统,例如FPGA阵列或计算机集群。 高速光纤接口已成为高性能SDR系统的标准配置,光端口的数量和速率是数据传输带宽的关键。

YUNSDR Y790采用双100G光口作为系统的外部数据通道,这也是商用SDR产品的顶级配置。 FPGA加速卡将100G光口转换为PCIe30接口,并提供完整的驱动和API接口库,用户可直接调用接口功能获取数据,可支持100G接口全速率通信。 此外,FPGA加速卡的FPGA采用开放接口,支持用户自身二次开发,实现算法的加速。

FX200加速卡采用Xilinx Kintex UltraScale+系列FPGA的KU15P作为加速芯片,16nm工艺上的FPGA提供了丰富的信号处理资源,还可以实现以下功能。

如果您需要更高的 FPGA 处理能力,可以升级到 FX800 加速卡。 FX800 采用 Xilinx Virtex UltraScale+ 系列 FPGA VU13P 作为加速芯片,提供丰富的信号处理资源。

开发流程支持

通信协议栈支持

总结

YUNSDR Y790 为面向未来的无线电系统应用提供了理想的验证平台,具有灵活的开发工具和配套软件是的迎接 5G、6G、卫星通信、雷达仿真、信道**和其他无线创新的技术挑战!

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