基于Xilinx Zynq SoC的解决方案

基于XilinxZynqSoC的解决方案在移动互联、智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Small-Cell（小型基站）诞生。Small-Cell源于最初为家庭设计的Femto-Cell技术，现今延伸到企业Pico-Cell、城市Metro-Cell、和现代Micro-Cell。为什么选用Small-Cell，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-Ccell在室内的覆盖很差，但Small-Cell覆盖效果则更好。SmallCell和MacroCell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，Small-Cell将比Macro-Ccell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。Small-Cell是3G数据分流的重要成分，他们并认为Small-Cell是管理LTEA频谱的有效办法，而不只是使用Macro-Cell管理LTEA频谱。移动运营商正在寻求更小的基站和Wi-Fi热点，以便更好地覆盖户外场所和人口稠密的地区，而带Wi-Fi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。XilinxZynq™-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。Zynq™-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。1XilinxZynq™-7000SoC系列概要XilinxZynq-7000SoC系列利用Xilinx7系列28nm技术。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，提供更高的性能与I/O速率。器件一览表如图1所示。XilinxZynq-7000SoC包括ProcessingSystem(PS)和ProgrammableLogic(PL)两大部分。其中ProcessingSystem(PS)是：

•基于双核ARMCortex™-A9

•CPU主频高达1GHz

•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L1Cache

•512kBL2CacheXilinxZynq-7000SoC功能如图2所示。XilinxZynq-7000架构使得客户的逻辑与软件分别在PL和PS里实现成为可能。PS与PL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芯片的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。2XilinxZynq-7000SoC用于LTESmall-Cell解决方案概要XilinxZynq-7000SoC解决方案可以满足LTESmall-Cell从Pico-Cell到Macrocell的应用需求。在功能模块划分上,用ZynqPS软件实现layer2,3协议的绝大部分，如果需要，也可以将layer2,3部分功能用ZynqPL作硬件加速。将Layer1在ZynqPL硬件中实现。由于Small-Cell机箱内没有风扇，散热问题非常挑战,XilinxLTESmall-Cell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。Xilinx的RadioIPCFR/DPD可以帮助客户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，加速客户产品投向市场的时间。XilinxZynq-7000SoC方案可以支持LTESmall-Cell的配置如图3所示。3ZynqSoCXilinxSmall-Cell功能划分XilinxZynqSoC非常适合高性能LTESmallCel产品。ZynqSoC拥有两个ARMCortex™-A9。其中一个ARM核实现实时操作系统，LTElayer1的控制，另外一个ARM核实现layer2，3协议，包括IEEE1588,PDCP,RLC,MACandPHYAPI,Ethernet,IPSEC/IP,UDP,SCTP,GTP-U,OA&M；在ZynqPL（低延迟，并行度高，高带宽互联）中可以实现Layer1，包括硬件加速器，ChannelEncoding,QAMModulation,MIMOEncoder,OFDMModulation,DUC,CFR,DPD。DDC,OFDMDemodulation,MIMODecoder,QAMDemodulation,ChannelDecoding。JESD接口。PS中模块与PL中模块可以通过AXI-4标准总线进行数据交互。4XilinxLTESmall-CellZynqSoC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)LTESmall-Cell。左下角是用xilinx单芯片ZynqZ-7045来实现2x2(2T2R)LTESmall-Cell，两个ARMCortex™-A9处理器核实现实时操作系统，LTElayer1的控制，layer2，3协议；Zynq逻辑实现LTElayer1物理层及数字中频（DUC/DDC/CFR/DPD）与CPRI接口等。这样从传统的3片芯片集成到一片ZynqZ-7045。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LTESmall-Cell对低