[發明專利]基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺

在審

• 申請號: 201911324772.X
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110880959A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 李廣興;蔣政波;張念祖
• 申請（專利權）人: 上海創遠儀器技術股份有限公司;東南大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

本發明涉及一種基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺，包括多個基帶子框，所述的多個基帶子框通過光纖、射頻線纜和排線連接，所述的基帶子框的內部電路板卡包括：基帶板，板載四塊FPGA單元；擴展板，通過底板與基帶板相連接；背板，為基帶板提供基帶位，為擴展板提供擴展位，通過PCIE通路與基帶板連接，通過擴展通路與擴展板相連接。采用了本發明的基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺，以FPGA為基本單元，實現了大規模多通道信號的實時處理，本發明的平臺包含擴展板卡，可以實現不同平臺之間的設備間互聯。本發明的全Mesh型硬件架構具有靈活性，可通過增加板卡來擴展處理能力，也可以根據需求減少板卡數量來降低成本。

技術領域

本發明涉及儀器儀表領域，尤其涉及通信測量儀器技術領域，具體是指一種基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺。

背景技術

信道模擬器主要用于通信測試測量領域，它能夠接收并發射任意波形信號、IQ正交調制信號以及第三、第四代移動通信標準信號等，并對上述信號添加多徑衰落，達到信道模擬的目的。

在數字通信系統中，基帶平臺的通用性和擴展性成為節約成本，提供開發效率的關鍵所在。合理的模塊化基帶硬件平臺可以提供較高的處理帶寬并具有較強的拓展能力。隨著5G通信系統的逐步部署，產生了較多對MIMO系統信道衰落的評估需求。為適應天線數目的增減可調及不同的配置拓撲，對硬件平臺的級聯能力和裁剪適配能力提出了更高的要求。目前產業界使用的信道模擬器硬件平臺具有配置單一，定制化程度高，軟硬件緊耦合的特點，不適應快速硬件級聯更改的要求。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種滿足適配能力好、操作簡便、適用范圍較為廣泛的基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺。

為了實現上述目的，本發明的基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺如下：

該基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺，其主要特點是，所述的平臺包括多個基帶子框，所述的多個基帶子框通過光纖、射頻線纜和排線連接，實現數據流和控制流的交互，所述的基帶子框的內部電路板卡包括：

基帶板，板載四塊FPGA單元，用于實現高速數字信號的實時處理；

擴展板，通過底板與基帶板相連接，用于實現不同平臺之間的設備間互聯；

背板，為基帶板提供基帶位，為擴展板提供擴展位，通過PCIE通路與基帶板連接，通過擴展通路與擴展板相連接，用于提供數據交互和機械連接。

較佳地，所述的基帶板、擴展板和背板之間通過Mesh型拓撲網絡相互連接。

較佳地，所述的基帶子框的基帶板的數量為四，以及擴展板的數量為二。

較佳地，所述的基帶板的FPGA單元之間通過Mesh型拓撲網絡相互連接。

較佳地，所述的基帶板包含同步電路、PCIE調試接口電路。

較佳地，所述的基帶板的四塊FPGA單元平行放置且兩兩互連，分別與對應的模數轉換器或數模轉換器相連接，形成中頻數據通道。

較佳地，所述的基帶板和擴展板的尺寸規格一致，且機械接口相同。

采用了本發明的基于FPGA陣列實現大規模多通道全互聯的硬件處理平臺，以FPGA為基本單元，實現了大規模多通道信號的實時處理，本發明的平臺包含擴展板卡，可以實現不同平臺之間的設備間互聯。本發明的全Mesh型硬件架構具有靈活性，可通過增加板卡來擴展處理能力，也可以根據需求減少板卡數量來降低成本。本發明的全Mesh型硬件架構具有健壯性，所有處理單元具有同等地位，任意一塊板卡或一片FPGA的故障都不會導致系統無法工作，具有廣泛的適用范圍。

附圖說明