基于Xilinx Zynq SoC的解決方案

基于XilinxZynqSoC的解決方案在移動互聯(lián)、智能終端的高速發(fā)展和普及下，網(wǎng)絡熱點和盲點急需靈活的方案來完善覆蓋。由于基站選址和工程施工難度越來越大，施工成本越來越高，基站設備的集成化、小型化、低功耗、低成本、可控性和智能化將是主流趨勢。對此一系列小型化基站設備和技術Small-Cell（小型基站）誕生。Small-Cell源于最初為家庭設計的Femto-Cell技術，現(xiàn)今延伸到企業(yè)Pico-Cell、城市Metro-Cell、和現(xiàn)代Micro-Cell。為什么選用Small-Cell，因為它可以應用于不同的地形環(huán)境，可以用于家庭，也可用于企業(yè)。也提供更好的覆蓋（10米到200米的范圍）,容量，可以用來補盲宏基站信號微弱的區(qū)域，且更易部署和調(diào)度。越來越多的人希望在任何地方使用移動手機，這使得移動數(shù)據(jù)更多的是應用在室內(nèi)并在逐步增長，而Macro-Ccell在室內(nèi)的覆蓋很差，但Small-Cell覆蓋效果則更好。SmallCell和MacroCell相比，租金費用、維護和供電費用更低，所以，它擁有更低的運營成本。有研究表明，運營商們普遍預計在未來的網(wǎng)絡市場中，Small-Cell將比Macro-Ccell扮演更重要的角色。隨著移動數(shù)據(jù)流量的增長，運營商普遍認為分流移動數(shù)據(jù)是高效使用無線頻譜資源的好辦法。Small-Cell是3G數(shù)據(jù)分流的重要成分，他們并認為Small-Cell是管理LTEA頻譜的有效辦法，而不只是使用Macro-Cell管理LTEA頻譜。移動運營商正在尋求更小的基站和Wi-Fi熱點，以便更好地覆蓋戶外場所和人口稠密的地區(qū)，而帶Wi-Fi的解決方案無疑可更好的幫助運營商節(jié)約寶貴的頻段資源。XilinxZynq?-7000系列器件集合了處理器軟件及FPGA硬件的可編程SoC，這樣提升了系統(tǒng)的集成度，性能，靈活性，可擴展性。Zynq?-7000系列器件并且從系統(tǒng)層面提供功耗降低，更低成本，更快的速度投向市場。與傳統(tǒng)的SoC方案，基于Zynq-7000Soc器件開發(fā),允許設計者根據(jù)不同應用場景，靈活地添加不同的外設及硬件加速器，從而達到最優(yōu)化和差異性目標。1XilinxZynq?-7000SoC系列概要XilinxZynq-7000SoC系列利用Xilinx7系列28nm技術。Zynq-7010和Zynq-7020是基于Artix?-7FPGA的SoC器件，提供更低的功耗和成本。Zynq-7030,Zynq-7045和Zynq-7100是基于Kintex?-7FPGA的SoC器件，提供更高的性能與I/O速率。器件一覽表如圖1所示。XilinxZynq-7000SoC包括ProcessingSystem(PS)和ProgrammableLogic(PL)兩大部分。其中ProcessingSystem(PS)是：

?基于雙核ARMCortex?-A9

?CPU主頻高達1GHz

?帶有NEON加速器

?支持單精度，雙精度浮點單元

?32kB指令和32kB數(shù)據(jù)L1Cache

?512kBL2CacheXilinxZynq-7000SoC功能如圖2所示。XilinxZynq-7000架構使得客戶的邏輯與軟件分別在PL和PS里實現(xiàn)成為可能。PS與PL集成在一片F(xiàn)PGA中。由于它們有限的I/O帶寬，可以將延遲和功耗可以做到傳統(tǒng)兩片芯片的SoC（ASSP+FPGA）所達不到的性能指標，進而使得客戶可以實現(xiàn)獨特，差異化的系統(tǒng)功能。2XilinxZynq-7000SoC用于LTESmall-Cell解決方案概要XilinxZynq-7000SoC解決方案可以滿足LTESmall-Cell從Pico-Cell到Macrocell的應用需求。在功能模塊劃分上,用ZynqPS軟件實現(xiàn)layer2,3協(xié)議的絕大部分，如果需要，也可以將layer2,3部分功能用ZynqPL作硬件加速。將Layer1在ZynqPL硬件中實現(xiàn)。由于Small-Cell機箱內(nèi)沒有風扇，散熱問題非常挑戰(zhàn),XilinxLTESmall-Cell解決方案提供低功耗幫助降低昂貴散熱器的成本，并且使得熱設計更簡單。Xilinx的RadioIPCFR/DPD可以幫助客戶提高功放效率并降低Small-Cell的功耗。利用Xilinx提供的IPs，可以提高集成度，加速客戶產(chǎn)品投向市場的時間。XilinxZynq-7000SoC方案可以支持LTESmall-Cell的配置如圖3所示。3ZynqSoCXilinxSmall-Cell功能劃分XilinxZynqSoC非常適合高性能LTESmallCel產(chǎn)品。ZynqSoC擁有兩個ARMCortex?-A9。其中一個ARM核實現(xiàn)實時操作系統(tǒng)，LTElayer1的控制，另外一個ARM核實現(xiàn)layer2，3協(xié)議，包括IEEE1588,PDCP,RLC,MACandPHYAPI,Ethernet,IPSEC/IP,UDP,SCTP,GTP-U,OA&M；在ZynqPL（低延遲，并行度高，高帶寬互聯(lián)）中可以實現(xiàn)Layer1，包括硬件加速器，ChannelEncoding,QAMModulation,MIMOEncoder,OFDMModulation,DUC,CFR,DPD。DDC,OFDMDemodulation,MIMODecoder,QAMDemodulation,ChannelDecoding。JESD接口。PS中模塊與PL中模塊可以通過AXI-4標準總線進行數(shù)據(jù)交互。4XilinxLTESmall-CellZynqSoC方案的優(yōu)勢如圖5所示,左上角是傳統(tǒng)方案用多核SoC，ASSP實現(xiàn)數(shù)字中頻，一片小容量FPGA實現(xiàn)剩余的接口邏輯與存儲，這種組合而成的方案來支持2x2(2T2R)LTESmall-Cell。左下角是用xilinx單芯片ZynqZ-7045來實現(xiàn)2x2(2T2R)LTESmall-Cell，兩個ARMCortex?-A9處理器核實現(xiàn)實時操作系統(tǒng)，LTElayer1的控制，layer2，3協(xié)議；Zynq邏輯實現(xiàn)LTElayer1物理層及數(shù)字中頻（DUC/DDC/CFR/DPD）與CPRI接口等。這樣從傳統(tǒng)的3片芯片集成到一片ZynqZ-7045。如圖5所示，由3片芯片集成到一片所帶來的好處是：降低芯片之間的處理延遲，BOM成本降低25%，與此同時整體功耗降低35%。

5小結LTESmall-Cell對低