基于Xilinx Zynq SoC的解决方案.docx

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1、基于Xi1inXZynqSoC的解决方案在移动互联、望能终端的高速发展和普及下，网络热点和盲点急需灵活的方案来完善覆盖。由于基站选址和工程施工难度越来越大，施工成本越来越高，基站设备的集成化、小型化、低功耗、低成本、可控性和智能化将是主流趋势。对此一系列小型化基站设备和技术Sma11-Cen（小型基站）诞生。Sma11-Ce11源于最初为家庭设计的Femto-Ce11技术，现今延伸到企业Pico-Ce11城市Metro-Ce11、和现代MiCro-Ce11。为什么选用Sma1I-Ce11,因为它可以应用于不同的地形环境，可以用于家庭，也可用于企业。也提供更好的覆盖（10米到200米的范围），容

2、量，可以用来补盲宏基站信号微弱的区域，且更易部署和调度。越来越多的人希望在任何地方使用移动手机,这使得移动数据更多的是应用在室内并在逐步增长，而Macro-Cce11在室内的覆盖很差，但Sma11-Ce11覆盖效果则更好。Sma11CeI1和MaCrOCeI1相比，租金费用、维护和供电费用更低,所以，它拥有更低的运营成本。有研究表明，运营商们普遍预计在未来的网络市场中，Sma11-Ce11将比Macro-Cce11扮演更重要的角色。随着移动数据流量的增长，运营商普遍认为分流移动数据是高效使用无线频谱资源的好办法。Sma11-CeII是3G数据分流的重要成分，他们并认为Sma11-Ce11是管理

3、1IKA频谱的有效办法，而不只是使用Macro-Ce11管理1TEA频谱。移动运营商正在寻求更小的基站和此旦热点，以便更好地覆盖户外场所和人口稠密的地区，而带WAFi的解决方案无疑可更好的帮助运营商节约宝贵的频段资源。Xi1inxZynqTM-7000系列器件集合了处理器软件及FPGA硬件的可编程SoC,这样提升了系统的集成度，性能，灵活性，可扩展性。ZynqW-7000系列器件并且从系统层面提供功耗降低，更低成本，更快的速度投向市场。与传统的SoC方案，基于Zynq-7000SoC器件开发，允许设计者根据不同应用场景，灵活地添加不同的外设及硬件加速器，从而达到最优化和差异性目标。1Xi1in

4、xZynqTM-7000SOC系列概要Xi1inxZynq-7000SoC系列利用XiIinX7系列28nm技术。Zynq-7010和ZyrKr7020是基于Ari1XTM-7FPGA的SoC器件，提供更低的功耗和成本。Zynq-7030,Zynq-7045和ZyiKr7100是基于KinteXD17FPGA的SOC器件，提供更高的性能与I/O速率。器件一览表如图1所示。MYICtMrn9Z010Z02020ZIMz-nooPwtNuaUMrXC7Z010xerzmoXSZaMXC7ZC4SxczooOJ1In7SmmPv09rafwnabUAf1xfFPGAArm7FPGAKtrww-TFF

5、GAKfrm-rFFGAKtntx7FRGAPTcaammMie1oacCe1(MgQrMteAS1CGMM28K1CCMBSK1oacCeU(-!W)125KsgKCee1-1M1950KUQee4U(-23K5c3b1ookMpTabt(1U1t)2Fp1ZOO5X200100.4007t.eoo167i002186004372002.400564.etx1&nsbteBKHAM(36KbBkxkS)240KOg60KD(140)IoeOKD即2,10K9(B4S)3.020KO(760fcamMbDSPSIcm(025VAeCa)002204000002xn0Smno2.22GMCsPC

6、IEjtwsa1RUC4CMtn1J*mCNCndporwi(Un94QMi9tfiJ90MaIoqMued&gnii(MS)rXAC212bUSPSAOCtwitWt17DtftMente11rteSecuritySSSdSMA2SSIer%oeand1OfKC9Mb0r.3ery0ecAjtfwvooZynt-7000MProgramnuK)*SoCSi.Zynq-7000器件一览我Xi1inxZynq-7000SoC包括ProCeSSingSyStem(PS)和PrOg当piiabIe1ogiC(P1)两大部分。其中PrOCeSSingSyStem(PS)是： 基于双核ARMCortex

7、ro-A9 CPU主频高达IGHz 带有NEON加速器 支持单精度，双精度浮点单元 32kB指令和32kB数据11Cache 512kB12CacheXi1inxZynq-7000SOC功能如图2所示。图2.Zynq-7000SoC功能图Xi1inxZynq-7000架构使得客户的逻辑与软件分别在P1和PS里实现成为可能。PS与P1集成在一片FPGA中。由于它们有限的I/O带宽，可以将延迟和功耗可以做到传统两片皿的SoC(ASSP+FPGA)所达不到的性能指标，进而使得客户可以实现独特，差异化的系统功能。2 Xi1inxZynq-7000SoC用于1TESman-CeII解决方案概要Xi1in

8、xZynq-7000SOC解决方案可以满足1TESmaII-CeI1从PieoYe11到Macroce11的应用需求。在功能模块划分上，用ZynqPS软件实现Iayer2,3协议的绝大部分，如果需要，也可以将Iayer2,3部分功能用ZynqP1作硬件加速。将1ayer1在ZynqP1硬件中实现。由于SmaI1YeII机箱内没有风扇,散热问题非常挑战，Xi1inx1TESma11-Ce11解决方案提供低功耗帮助降低昂贵散热器的成本，并且使得热设计更简单。Xi1inX的RadiOIPCFR/DPI)可以帮助客户提高功放效率并降低Sma11-Ce11的功耗。利用Xi1inx提供的IPs,可以提高集

9、成度，加速客户之品投向市场的时间。Xi1inxZynq-7000SOC方案可以支持1TESma1I-CeI1的配置如图3所示。ParameterPicoMkroMetroCe1uiarConfigurationCetRadius200mMobi1ity030kmphCe11RadiusIkmMobMy0-30kmphCe1Radius2kmMoMfty0-30kmphSianCtardSSupported1TE1TE1TENumbecofCeRs112BaMidth(MHz)1TE20MHz1TE20MHz2x1TE20MHz(40MHZBZW)ArMennaConfiguration2244

10、44H1Capaaty(ActiveUSerS)3264256PHYCapacity(UsefsperTT1)4to88Io1632Io64Throughput1TED1150U175Mbps1TED1300U1150Mbps1TED12x300U12x150MbPS图3.Xi1inxZynq-7000SoC方案可以支持1TESaaiIVeII的乙3 ZynqSoCXi1inxSma11-Ce11功能划分Xi1inxZynqSoC非常适合高性能1TESmaiICeI产品。ZynqSOC拥有两个ARMCortex-A9o其中一个ARM核实现实时操作系统，1TE1ayer1的控制，另外一个ARM核

11、实现Iayer2,3协议，包括IEEEI588,PDCP,R1C,MACandPHYAPI,Ethernet,IPSECIP,UDP,SCTP,GTP-U,OA&M；在ZynqP1(低延迟，并行度高，高带宽互联)中可以实现1ayer1,包括硬件加速器，Channe1Encoding,QMModu1ation,MIMOEncoder,OFDMModu1ation,DUC,CFR,DPD0DDC,OFDMDemodu1ation,MIMODecoder,QAMDemodu1ation,Channe1Decoding0JESD接口PS中模块与P1中模块可以通过XI-4标准总线进行数据交互。4 Xi1

12、inx1TESma11-Ce11ZynqSoC方案的优势如图5所示，左上角是传统方案用多核SoC,ASSP实现数字中频，一片小容量FPGA实现剩余的接口逻辑与存储，这种组合而成的方案来支持2x2(2T2R)1TESma11-Ce11o左下角是用XiIinX单芯片ZynqZ-7045来实现2x2(2T2R)1TESma11-Ce11,两个ARMCortCXTM-A9处理器核实现实时操作系统，1TE1ayer1的控制，Iayer2,3协议；Zynq逻辑实现1TE1ayer1物理层及数字中频(DUC/DDC/CFR/DPD)与CPR1接口等。这样从传统的3片芯片集成到一片ZynqZ-7045o如图5所示，由3片芯片集成到一片所带来的好处是：降低芯片之间的处理延迟，BOM成本降低25%,与此同时整体功耗降低35%。5小结1TESma11-Ce11对低成本，低功耗，高集成度和高可靠性的要求。全集成，可扩展性与灵活性成为非常重要的目标。利用XiIinXZyrKr7000双核ARM处理器PS,与高系统性能和低功耗的P1相结合，Xi1inx全可编程Zynq-7000SoC是现在或将来1TESma11-Ce11合适的好的解决方案。