使用Virtex-5 FPGA實(shí)現(xiàn)LTE仿真器

功能強(qiáng)大的可編程邏輯平臺(tái)使得Prisma Engineering公司能夠針對(duì)所有蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供可重配置無(wú)線測(cè)試設(shè)備。長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)是移動(dòng)寬帶的最3GPP標(biāo)準(zhǔn)，它打破了現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的固有模式。LTE與前代UMTS和GSM標(biāo)準(zhǔn)相比，除采用高頻譜效率的射頻技術(shù)外，其架構(gòu)還得到了大幅簡(jiǎn)化。LTE系統(tǒng)的無(wú)線接入部分Node-B，是連接無(wú)線電和整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議核心網(wǎng)絡(luò)之間的邊緣設(shè)備。這種架構(gòu)無(wú)法監(jiān)測(cè)和測(cè)試等效于UMTS中間鏈路上的元件。必須通過(guò)無(wú)線電接口，才能有效地測(cè)試LTE網(wǎng)絡(luò)元件。

這正是Prisma Engineering公司線路服務(wù)器單元(LSU)UeSIM LTE項(xiàng)目的設(shè)計(jì)組要解決的問(wèn)題。該仿真器是針對(duì)所有LTE測(cè)試需求的全面解決方案，可幫助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)人員對(duì)空中接口和核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控。單個(gè)這種硬件平臺(tái)即可在每個(gè)扇區(qū)模擬出多達(dá)1 024個(gè)用戶設(shè)備。無(wú)線電接口的載荷-應(yīng)力測(cè)試和功能測(cè)試覆蓋了完整LTE協(xié)議棧及其應(yīng)用。射頻前端采用本地多輸入多輸出(MIMO)設(shè)計(jì)，可支持5MHz、10MHz、15MHz和20MHz多種不同帶寬。

這個(gè)仿真器中心采用三個(gè)賽靈思Virtex®-5 FPGA(XC5VSX50T)，可支持高級(jí)軟件無(wú)線電重配置�？偛吭O(shè)位于意大利米蘭的Prisma Engineering公司的設(shè)計(jì)組很快認(rèn)識(shí)到，我們需要功能強(qiáng)大、可重編程的架構(gòu)，以便能夠用同一開(kāi)發(fā)板靈活應(yīng)對(duì)多種無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)有兩種用戶測(cè)試工具：LTE Test Manager（主要針對(duì)LTE設(shè)備廠商提供）和Quick GUI（主要針對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商提供）。Quick GUI提供通過(guò)/未通過(guò)測(cè)試方案，而Test Manager則可進(jìn)行更為復(fù)雜的分析。

LSU UeSIM LTE架構(gòu)

LSU UeSIM LTE仿真器采用由協(xié)議處理單元(PPU)模板、軟件無(wú)線電(SDR)模板和支持MIMO操作的兩個(gè)無(wú)線電模塊共同構(gòu)成的CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。

采用Intel技術(shù)的PPU模板是一種主處理器卡，能夠?qū)Χ鄠�(gè)SDR模板進(jìn)行管理，改善載荷-應(yīng)力性能。軟件無(wú)線電模板專(zhuān)為擴(kuò)展我們先前的LSU系統(tǒng)在無(wú)線電接口的運(yùn)行性能而設(shè)計(jì)。CompactPCI無(wú)線電夾層卡負(fù)責(zé)提供各個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)射頻帶寬的射頻發(fā)送/接收功能：GSM（850 MHz和900MHz；1.8和1.9GHz）、LTE（700MHz，2.1 GHz、2.3 GHz、2.5 GHz和2.6GHz）和WiMAX（2.4GHz、3.5GHz和5GHz）。

SDR卡架構(gòu)

SDR卡是一種集成在LSU軟/硬件環(huán)境中的高性能平臺(tái)，用于提高系統(tǒng)與基帶(CPRI/OBSAI)、無(wú)線電接口或者兩者之間的連接功能。該卡使用工作在特定頻帶內(nèi)的不同外部無(wú)線電模塊，可支持各種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，比如GSM/EDGE、UMTS、HSPA、WiMAX和LTE等。圖1為在LTE測(cè)試場(chǎng)景中，仿真器或取代無(wú)線電扇區(qū)，或?yàn)楹诵木W(wǎng)絡(luò)提供測(cè)試接口。

圖1 LTE測(cè)試場(chǎng)景

我們采用三個(gè)德州儀器的1GHz DSP（我們選用了TMS320C6455）和Analog Devices公司的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD9640)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(AD9779)，完成了基于賽靈思FPGA的SDR卡設(shè)計(jì)。時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)采用Analog Devices公司的AD9549，能夠?yàn)檗D(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)處理器件(FPGA、DSP)提供極高的靈活時(shí)基。

來(lái)源：電子工程世界