本發(fā)明涉及移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于32天線多模射頻一致性測試的FPGA+DSP硬件架構(gòu)方法。

背景技術(shù)：

伴隨著3GPP(3rd Generation Partnership Project)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)由以O(shè)FDM、MIMO、幀結(jié)構(gòu)和單雙流波束賦形為特征的LTE標(biāo)準(zhǔn)(Release 8/9)，發(fā)展到了以2～3載波聚合、256QAM和TM9/TM10為特征的LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)(Release 10/11/12)，再到最新的以3D/FD-MIMO、MCA、DC、NBIoT、LAA、ProSe為代表的LTE-Advanced Pro標(biāo)準(zhǔn)(Release 13)。

第四代半移動(dòng)通信(LTE-Advanced Pro)網(wǎng)絡(luò)很快將會(huì)在現(xiàn)網(wǎng)中得到商用部署，其將具備與現(xiàn)有LTE移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及用戶終端設(shè)備的后向兼容性，并將得到規(guī)模化商用部署。與之成鮮明對比的是未來的5G(第五代移動(dòng)通信)網(wǎng)絡(luò)的部署將會(huì)采取全新型、非后向兼容的無線技術(shù)，將于計(jì)劃時(shí)間開始進(jìn)入場測階段，并得到初步的商用部署。LTE移動(dòng)通信將會(huì)演進(jìn)至形成未來5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的一大組成部分，并以新的、非后向兼容的空口來更好地服務(wù)于各種新興的應(yīng)用場景及使用案例。

移動(dòng)通信國際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP有望對LTE-Advanced Pro與未來5G網(wǎng)絡(luò)之間的緊密互操作/互聯(lián)互通(相比此前任何技術(shù)系統(tǒng)間的互操作均要緊密)進(jìn)行定義。其中一個(gè)發(fā)展方向是發(fā)生于LTE與5G無線接入網(wǎng)絡(luò)之間餓“雙連接”。未來5G的第一部署階段將會(huì)基于LTE移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)——廣大用戶的移動(dòng)通信終端設(shè)備將會(huì)采取LTE雙連接功能模塊同時(shí)連接至LTE無線接入網(wǎng)以及5G無線接入網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提出了一種原理清晰、結(jié)構(gòu)合理、易于擴(kuò)展、成本低廉的用于32天線多模射頻一致性測試的FPGA+DSP硬件架構(gòu)方法。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種用于32天線多模射頻一致性測試的FPGA+DSP硬件架構(gòu)方法，包括獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道和獨(dú)立32路射頻接收通道、全數(shù)字集成64路中頻模塊、并行32天線基帶處理模塊、物理層模塊、高層協(xié)議棧處理模塊和64路高純合成本振模塊；

獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道和獨(dú)立32路射頻接收通道共同實(shí)現(xiàn)高頻段的射頻信號與低頻段中頻載波輸入信號和射頻IQ直接調(diào)制與中頻模塊輸出信號間的相互轉(zhuǎn)換；

全數(shù)字集成64路中頻模塊包括8片F(xiàn)PAG，上述獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道和獨(dú)立32路射頻接收通道，以每4路射頻發(fā)射和4路射頻接收為一組數(shù)據(jù)收發(fā)處理通道連接至1片F(xiàn)PGA，由8片F(xiàn)PGA構(gòu)成全數(shù)字并行中頻處理的數(shù)據(jù)接收預(yù)處理和數(shù)據(jù)發(fā)送后處理；

并行32天線基帶處理模塊通過高速串行接口采用點(diǎn)對點(diǎn)SRIO協(xié)議把4片F(xiàn)PGA構(gòu)成的數(shù)字中頻模塊與4片DSP構(gòu)成的物理層硬件處理模塊進(jìn)行并聯(lián)，同時(shí)4片DSP作為外設(shè)通過總線與1片CPU構(gòu)成的高層協(xié)議棧硬件處理模塊進(jìn)行互聯(lián)；

物理層模塊是基于DSP實(shí)現(xiàn)多模基帶信號的物理層調(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼并行32天線信息處理；

高層協(xié)議模塊是基于CPU實(shí)現(xiàn)多?；鶐盘柕母邔訁f(xié)議棧的成員載波調(diào)度、無線資源管理多模協(xié)議處理。

優(yōu)選地，獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道/獨(dú)立32路射頻接收通道上設(shè)有32個(gè)天線端口，最高可以支持32組3D天線陣列，天線端口連接環(huán)形器，每個(gè)環(huán)形器的另一端同時(shí)連接射頻發(fā)射通道和射頻接收通道，其中射頻發(fā)射部分：每一路均由120dB全數(shù)字可編程衰減器、多波段低插損模擬帶通濾波器組、低失真功放和寬帶模擬IQ調(diào)制器構(gòu)成；射頻接收部分：每一路均由60dB全數(shù)字可編程衰減器、多波段帶通預(yù)選濾波器組、低噪聲前置放大器、射頻混頻器和中頻低插損帶通濾波器構(gòu)成；以上兩部分共同實(shí)現(xiàn)了高頻段(400MHz～6000MHz)的射頻信號與153.6MHz的低頻段中頻載波中頻模塊輸入信號和射頻IQ直接調(diào)制中頻模塊輸出信號間的相互轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，F(xiàn)PGA處理包括射頻接收部分的“供時(shí)基免混頻DDC”、“LTE-Advanced Pro多?；鶐盘柖嗨俾食槿　焙蜕漕l發(fā)射部分的“LTE-Advanced Pro多模基帶信號多速率插值”。此外，中頻發(fā)射部分信號處理還包括模擬基帶IQ直接調(diào)制。

優(yōu)選地，32個(gè)天線端口分別為RF1～RF32。

優(yōu)選地，F(xiàn)PGA采用XC6VSX315T。

優(yōu)選地，DSP采用TMS32OTCI6614。

優(yōu)選地，CPU采用XLS416XD0800。

優(yōu)選地，還包括主控模塊、顯示模塊以及開關(guān)電源模塊。

優(yōu)選地，物理層模塊是基于DSP實(shí)現(xiàn)多?；鶐盘?D/FD-MIMO、NBIoT信號的物理層調(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼并行32天線信息處理；

優(yōu)選地，高層協(xié)議模塊是基于CPU實(shí)現(xiàn)多?；鶐盘朚CA、DC、LAA、ProSe的高層協(xié)議棧的成員載波調(diào)度、無線資源管理多模協(xié)議處理。

本發(fā)明具有的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了多模射頻一致性測試需求；可支持3D/FD-MIMO、MCA、DC、NBIoT、LAA、ProSe等信號發(fā)生與解析實(shí)時(shí)處理，相對于其他測試方案，測試效率高；尤其是對32天線LTE-Advanced Pro多模射頻一致性測試效率高。

附圖說明

圖1為一種32天線LTE-Advanced Pro多模射頻一致性測試硬件架構(gòu)方法示意圖；

圖2為獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道與獨(dú)立32路射頻接收通道原理架構(gòu)示意圖；

圖3為全數(shù)字集成64路中頻模塊原理架構(gòu)；

圖4為并行32天線基帶/物理層/高層協(xié)議處理原理架構(gòu)示意圖；

圖5為一種32天線LTE-Advanced Pro多模射頻一致性測裝置的軟件總體架構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種用于32天線多模射頻一致性測試的FPGA+DSP硬件架構(gòu)方法，包括獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道和獨(dú)立32路射頻接收通道、全數(shù)字集成64路中頻模塊、并行32天線基帶處理模塊、物理層模塊、高層協(xié)議棧處理模塊、64路高純合成本振模塊主控模塊、顯示模塊以及開關(guān)電源模塊；

獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道和獨(dú)立32路射頻接收通道共同實(shí)現(xiàn)高頻段的射頻信號與低頻段中頻載波輸入信號和射頻IQ直接調(diào)制與中頻模塊輸出信號間的相互轉(zhuǎn)換；

全數(shù)字集成64路中頻模塊包括8片F(xiàn)PAG，上述獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道和獨(dú)立32路射頻接收通道，以每4路射頻發(fā)射和4路射頻接收為一組數(shù)據(jù)收發(fā)處理通道連接至1片F(xiàn)PGA，由8片F(xiàn)PGA構(gòu)成全數(shù)字并行中頻處理的數(shù)據(jù)接收預(yù)處理和數(shù)據(jù)發(fā)送后處理；

并行32天線基帶處理模塊通過高速串行接口采用點(diǎn)對點(diǎn)SRIO協(xié)議把4片F(xiàn)PGA構(gòu)成的數(shù)字中頻模塊與4片DSP構(gòu)成的物理層硬件處理模塊進(jìn)行并聯(lián)，同時(shí)4片DSP作為外設(shè)通過總線與1片CPU構(gòu)成的高層協(xié)議棧硬件處理模塊進(jìn)行互聯(lián)；

物理層模塊是基于DSP實(shí)現(xiàn)多?；鶐盘柕奈锢韺诱{(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼并行32天線信息處理；

高層協(xié)議模塊是基于CPU實(shí)現(xiàn)多模基帶信號的高層協(xié)議棧的成員載波調(diào)度、無線資源管理多模協(xié)議處理。

如圖2所示，獨(dú)立32路射頻發(fā)射通道/獨(dú)立32路射頻接收通道上設(shè)有32個(gè)天線端口，最高可以支持32組3D天線陣列，天線端口連接環(huán)形器，每個(gè)環(huán)形器的另一端同時(shí)連接射頻發(fā)射通道和射頻接收通道，其中射頻發(fā)射部分：每一路均由120dB全數(shù)字可編程衰減器、多波段低插損模擬帶通濾波器組、低失真功放和寬帶模擬IQ調(diào)制器構(gòu)成；射頻接收部分：每一路均由60dB全數(shù)字可編程衰減器、多波段帶通預(yù)選濾波器組、低噪聲前置放大器、射頻混頻器和中頻低插損帶通濾波器構(gòu)成；以上兩部分共同實(shí)現(xiàn)了高頻段(400MHz～6000MHz)的射頻信號與153.6MHz的低頻段中頻載波中頻模塊輸入信號和射頻IQ直接調(diào)制中頻模塊輸出信號間的相互轉(zhuǎn)換。

如圖3所示，F(xiàn)PGA處理包括射頻接收部分的“供時(shí)基免混頻DDC”、“LTE-Advanced Pro多模基帶信號多速率抽取”和射頻發(fā)射部分的“LTE-Advanced Pro多?；鶐盘柖嗨俾什逯怠?。此外，中頻發(fā)射部分信號處理還包括模擬基帶IQ直接調(diào)制。

其中，32個(gè)天線端口分別為RF1～RF32，F(xiàn)PGA采用XC6VSX315T，DSP采用TMS32OTCI6614，CPU采用XLS416XD0800。

如圖4所示，物理層模塊是基于DSP實(shí)現(xiàn)多模基帶信號3D/FD-MIMO、NBIoT信號的物理層調(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼并行32天線信息處理；

高層協(xié)議模塊是基于CPU實(shí)現(xiàn)多模基帶信號MCA、DC、LAA、ProSe的高層協(xié)議棧的成員載波調(diào)度、無線資源管理多模協(xié)議處理。

如圖5所示，本方案中的“射頻收發(fā)通道”原理如下：RF1～RF32為本系統(tǒng)裝置的射頻輸出/輸入端口(COM口)，最高可以連接32組天線，其中環(huán)形器內(nèi)側(cè)兩端分別連接發(fā)射通道與接收通道。采用直接上變頻方式的發(fā)射部分(其中一路)：信號發(fā)送需依次經(jīng)過“寬帶IQ調(diào)制器”、“多段帶通濾波器”、“功放”以及“120dB程控衰減器”實(shí)現(xiàn)基帶信號從122.88MHz采樣率直接調(diào)制到RF上。采用超外差下變頻方式的接收部分(其中一路)：信號接收需依次經(jīng)過“60dB程控衰減器”、“前置放大”、“多段帶通濾波器”、“混頻器”和“帶通濾波器”，實(shí)現(xiàn)射頻載波信號下變頻到固定中頻153.6MHz進(jìn)行采樣。

本方案中的“數(shù)字中頻模塊”原理如下：信號接收鏈路包括“高速A/D”、“DDC”、“HB/CIC抽取”、“FIR匹配濾波”；信號發(fā)射鏈路包括“FIR成型濾波”、“HB/CIC插值”、“高速D/A”。其中除了A/D、D/A外其他功能子模塊全部在FPGA中實(shí)現(xiàn)。FPGA中包括：DDC、HB/CIC、FIR、頻率測量、頻譜分析、功率測量、調(diào)制域分析和嵌入式系統(tǒng)總線。

本方案中的“基帶模塊”原理如下：基帶處理模塊的硬件處理平臺(tái)包括FPGA+DSP+PowerPC構(gòu)成?；鶐盘柼幚碇饕ǎ憾嗄Ｎ锢韺幼幽K、多模高層協(xié)議子模塊和Release 13的關(guān)鍵技術(shù)模塊。FPGA中包括：LTE-Advanced Pro/LTE-Advanced/LTE物理層子模塊、WCDMA/TD-SCDMA物理層子模塊、GSM物理層子模塊。DSP中包括：LTE-Advanced Pro/LTE-Advanced/LTE層2子模塊、WCDMA/TD-SCDMA層2子模塊、GSM層2子模塊。PowerPC(CPU)中包括：LTE-Advanced Pro/LTE-Advanced/LTE層3子模塊、WCDMA/TD-SCDMA層3子模塊、GSM層3子模塊。其中3D/FD-MIMO、MCA、DC、NBIoT、LAA、ProSe六種新標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵功能模塊同樣基于該基帶的硬件處理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

本方案中的“軟件總體架構(gòu)”原理如下：主要由8個(gè)子模塊，“核心控制模塊”、“多模協(xié)議處理模塊”、“射頻一致性測試處理模塊”、“GPIB通信模塊”、“參數(shù)表”、“遠(yuǎn)程控制結(jié)果輸出”、“本地控制結(jié)果顯示”等。以上各模塊通過驅(qū)動(dòng)與射頻、中頻和基帶平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的控制，軟硬件相結(jié)合共同實(shí)現(xiàn)一種32天線多模射頻一致性測裝置。

當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。