依据赛灵思Zynq SoC的完好60GHz双向数据通讯计划可供给小蜂窝回程商场所需的功用和灵敏性。
全球蜂窝网络上对数据不断添加的需求迫使运营商想方设法在2030年前将容量进步5,000倍 [1]。要完结这一方针，需求将信道功用进步5倍，频谱分配进步20倍，蜂窝基站数量添加50倍。
许多此类新式蜂窝网络都将安置在室内，因为这里是流量的首要来历，而光纤则是将流量回传到网络的优先挑选。但还有许多野外场合无法衔接光纤或光纤衔接本钱过高，关于这种状况而言，无线回程是最可行的代替计划。
现可运用5GHz的免费频段，而且无需供给视距途径。可是，该带宽有限且因为流量和天线方向图大，无疑会遭到该带宽其他用户的搅扰。
对准备用于满意容量需求的数以千计的野外蜂窝而言，60GHz的通讯链路正在稳步鼓起，将成为供给此类回程链路的有力竞争者。该频段也归于免费频段，但与6GHz以下的频段不同，它包含高达9GHz的可用带宽。此外，高频支撑运用很窄的天线方向图，这样可在必定程度上进步抗搅扰性。
由赛灵思和讯泰微波(Hittite Microwave，现属美国模仿器材公司(ADI)的子公司)一起开发的完好60GHz双向数据通讯链路具有超卓的功用和灵敏性，可以满意小蜂窝回程商场的要求(图1)。赛灵思担任开发该渠道的数字调制解调器部分，而AD公司则担任开发毫米波射频部分。
如图1所示，创立该链路需求两个节点。每个节点包含一个发送器(装备一个调制器)及其相关的模仿发射链和一个接纳器(装备一个解调器)及其相关的模仿接纳链。
调制解调器卡与模仿和分立器材相集成。其包含振荡器(DPLL模块)，可保证频率归纳的精度，而且一切的数字功用均在FPGA或SoC中履行。这种单载波调制解调器内核可支撑从QPSK到256QAM的调制，信道带宽高达500MHz，可以完结高达3.5Gbps的数据率。该调制解调器还可一起支撑频分双工(FDD)和时分双工(TDD)传输办法。
稳健牢靠的调制解调器规划办法能下降本地振荡器的相位噪声影响，而选用功用强壮的LDPC编码技能可改善功用和链路预算。
毫米波调制解调器
赛灵思毫米波调制解调器解决计划可协助根底架构厂商为其无线回程网络开发本钱优化的高度灵敏的可定制链路。该解决计划首要面向赛灵思Zynq®7000全可编程SoC或Kintex®-7 FPGA器材，两者均归于赛灵思“抢先一代”的28nm产品系列。
赛灵思解决计划具有彻底的自适应性，其功耗低，尺度小，可用于布置室内和全野外点对点链路以及点到多点微波链路。与其芯片产品相同，赛灵思的毫米波调制解调器解决计划开展路线图也极具前瞻性，使运营商可以独特别布置可扩展的现场可晋级的体系。
图2进一步显现了完结在Zynq SoC渠道上的数字调制解调器的细节。渠道的可扩展处理体系(PS)坐落可编程逻辑(PL)周围，其内置带有集成式存储器操控器和供外设运用的多规范I/O的双ARM® Cortex™-A9内核。
该片上体系(SoC)渠道高度灵敏。在本事例中，其用来履行各项数据和操控功用并完结硬件加速。图2所示的是集成式毫米波调制解调器解决计划以及配套的PHY、操控器、体系接口和包处理器。 可是，用户可以依据所需的架构刺进、更新或移除不同的模块。例如，用户可以挑选完结XPIC组合器，这样可以将该调制解调器与另一个调制解调器以交叉极化形式加以运用。该解决计划完结在PL中，运用串行解串器和I/O作为各个数据途径的接口，比方调制解调器与包处理器之间的接口、包处理器和存储器之间的接口、调制解调器彼此之间的接口或DAC/ADC的接口。
该赛灵思调制解调器IP核的一些其它重要特性还包含：通过自适应编码和调制(ACM)功用完结的可以坚持链路接连作业的主动无损和无误状况切换、
图1：完好双向通讯链路的高档方框图
图2：用于无线调制解调器运用的All Programmable SoC
可改善RF功率放大器功率和线性的自适应数字闭环预校对(DPD)、可以坚持时钟同步的同步以太网(SyncE)以及Reed-Solomon或低密度奇偶校验(LDPC)前向纠错(FEC)。可依据规划要求挑选FEC功用。LPDC FEC是无线回程运用的默许挑选，而关于去程等低时延运用而言，Reed-Solomon FEC则愈加合适。
LDPC完结经高度优化，并运用FPGA的并行性可完结编码器和解码器的核算作业。成果可使SNR完结显着改善。您可通过改动LDPC内核的迭代数量来运用不同等级的并行性，然后优化解码器的尺度和功耗。此外，您还可依据信道带宽和吞吐量约束条件为解决计划建模。 该赛灵思调制解调器解决计划还配套供给强壮的图形用户界面(GUI)，用于完结显现和调试，并可供给信道带宽挑选、调制办法挑选等高层功用和硬件寄存器设置等底层功用。为让图1所示的解决计划完结3.5Gbps的吞吐量，该调制解调器IP核需求以440MHz的时钟速率运转。它将5个千兆位收发器(GT)用于衔接接口，以支撑ADC和DAC，并把别的一些GT用于10GbE有效载荷或CPRI接口。
毫米波收发器芯片组
2014年底，ADI推出了自己的第二代硅锗(SiGe)60GHz芯片组，其针对小蜂窝回程运用进行了大幅改善和优化。 HMC6300发送器芯片是一款完好的模仿基带转毫米波上变频器。其选用以250MHz步进掩盖57到66GHz的改善型低相位噪声频率归纳器，可支撑至少64QAM的调制。输出功率现已进步到大约16dBm线性功率，一起集成式功率检测器可监测输出功率，使其不超出法规约束水平。
该发送器芯片可供给对IF和RF增益的模仿或数字操控。在运用更高阶调制的状况下，有时需求模仿增益操控，因为对起伏调制而言，离散增益改动可能会犯错，导致呈现误码。通过运用内置SPI接口可为数字增益操控供给支撑。
关于需求在窄带信道中进行乃至更高阶调制的运用而言，可以向发送器中参加具有更低相位噪声的外部PLL/VCO，一起为内部合成器加设旁路。图3显现的是HMC6300的方框图。
图3：HMC 6300 60GHz发送器IC方框图
该发送器能支撑高达1.8GHz的带宽。选配的MSK调制器可完结速率高达1.8Gbps的低本钱数据传送，而无需运用高本钱、高功耗的DAC。
HMC6301接纳器芯片作为该器材的辅佐器材，通过相似的优化可以满意小蜂窝回程的苛刻要求。该接纳器可将输入P1dB大幅进步到-20dBm，并将IIP3显着进步到-9dBm，然后处理短距链路，因为此刻碟形天线的高增益会在接纳器输入端发生高信号电平。
其它特性包含：最大增益设置下低至6dB的噪声因数;可调低通和高通基带滤波器;与发送器芯片中的新式归纳器相同，且能在57GHz到66GHz频段支撑64QAM调制的归纳器;对IF和RF增益的模仿操控或数字操控。
图4显现了HMC6301接纳器芯片的方框图。请注意，该接纳器还包含一个AM检测器，用以解调开要害控(OOK)等起伏调制。此外，其还可供给FM鉴频器，用以解调简略的FM或MSK调制。
图4：HMC6301 60GHz接纳器IC方框图
这便是用于为QPSK康复正交基带输出和解调更杂乱的QAM调制的IQ解调器之外的附加功用。HMC6300发送器和HMC6301接纳器两者均将选用4x6mm BGA型晶圆级封装。它们将别离命名为HMC6300BG46和 HMC6301BG46，并定于2015年头供给样片。这些外表装置的器材可完结射频板的低本钱制作。
图5所示的是实例毫米波调制解调器和射频体系的方框图。除FPGA、调制解调器软件和毫米波芯片组外，该规划还包含一些其它组件。这其间包含AD9234双信道12位1Gsps ADC;AD1944四信道16位最高2.8Gsps发送器DAC;以及HMC7044超低颤动时钟合成器(可支撑ADC和DAC IC上运用的JESD204B串行数据接口)。
演示渠道
赛灵思和ADI一起创立了一款演示渠道完结计划，其选用坐落赛灵思KC705开发板上的依据FPGA的调制解调器，装备包含ADC、DAC和时钟芯片的业界规范FMC电路板，以及两个射频模块评价板(图6)。该演示渠道包含用于调制解调器操控和视觉显现功用的笔记本电脑和用于仿制典型毫米波链路途径损耗的可变RF衰减器。
该赛灵思KC705开发板选用可运转WBM256调制解调器固件IP核的Kintex-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA。开发板上的业界规范FMC夹层接插件可用于衔接基带板和毫米波射频板。
毫米波模块可敏捷刺进到基带板上。模块具有用于60GHz接口的MMPX接插件以及用于可选配外部本地振荡器的SMA接插件。
该渠道包含在频分双工衔接的每个方向对应的250MHz信道中演示高达1.1Gbps点对点回程衔接所需的悉数硬件和软件。
图5：运用赛灵思和ADI IC完结的实例参阅规划
图6：作业中的演示渠道
模块化和可定制化
因为依据FPGA的渠道可以完结高度模块化和可定制化，可为OEM厂商下降总具有本钱，因而FPGA越来越广泛地运用于各种无线回程解决计划中。此外，因为赛灵思7系列FPGA/SoC产品系列和高功用宽带IP核功耗显着下降，估计赛灵思的毫米波调制解调器解决计划将成为小蜂窝回程运用领域的领跑者。赛灵思FPGA和SoC十分适用于高速节能规划，而且其高速GT则可高效完结宽带通讯和切换功用。赛灵思解决计划扩展才能超卓，可以支撑从运转在数百兆位速率的低端小蜂窝回程产品到同一硬件渠道上速率为3.5Gpbs的回程产品的多种产品改变。
关于射频部分而言，收发器现已集成到依据芯片的IC中，并封装成外表装置的器材，便于完结低本钱制作。ADI的毫米波芯片组可满意小蜂窝布置的无线回程需求，并在功耗、尺度、灵敏性和功用方面稳占商场抢先地位。此外，ADI还可供给职业最佳数据转换器和时钟办理%&&&&&%，这都是该完好解决计划的要害组成部分。两家公司通力合作，旨在推进这一先进技能在整个职业中的广泛运用。
参阅资料
1. 《关于超高容量网络的演进及颠覆性愿景》，世界无线工业联盟(IWPC)，2014年4月
