基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，包括多个基带子框，所述的多个基带子框通过光纤、射频线缆和排线连接，所述的基带子框的内部电路板卡包括：基带板，板载四块FPGA单元；扩展板，通过底板与基带板相连接；背板，为基带板提供基带位，为扩展板提供扩展位，通过PCIE通路与基带板连接，通过扩展通路与扩展板相连接。采用了本实用新型专利技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，以FPGA为基本单元，实现了大规模多通道信号的实时处理，本实用新型专利技术的平台包含扩展板卡，可以实现不同平台之间的设备间互联。本实用新型专利技术的全Mesh型硬件架构具有灵活性，可通过增加板卡来扩展处理能力，也可以根据需求减少板卡数量来降低成本。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台
本技术涉及仪器仪表领域，尤其涉及通信测量仪器
，具体是指一种基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台。
技术介绍
信道模拟器主要用于通信测试测量领域，它能够接收并发射任意波形信号、IQ正交调制信号以及第三、第四代移动通信标准信号等，并对上述信号添加多径衰落，达到信道模拟的目的。在数字通信系统中，基带平台的通用性和扩展性成为节约成本，提供开发效率的关键所在。合理的模块化基带硬件平台可以提供较高的处理带宽并具有较强的拓展能力。随着5G通信系统的逐步部署，产生了较多对MIMO系统信道衰落的评估需求。为适应天线数目的增减可调及不同的配置拓扑，对硬件平台的级联能力和裁剪适配能力提出了更高的要求。目前产业界使用的信道模拟器硬件平台具有配置单一，定制化程度高，软硬件紧耦合的特点，不适应快速硬件级联更改的要求。
技术实现思路
本技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足适配能力好、操作简便、适用范围较为广泛的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台。为了实现上述目的，本技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台如下：该基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，其主要特点是，所述的平台包括多个基带子框，所述的多个基带子框通过光纤、射频线缆和排线连接，所述的基带子框的内部电路板卡包括：基带板，板载四块FPGA单元；扩展板，通过底板与基带板相连接；背板，为基带板提供基带位，为扩展板提供扩展位，通过PCIE通路与基带板连接，通过扩展通路与扩展板相连接。较佳地，所述的基带板、扩展板和背板之间通过Mesh型拓扑网络相互连接。较佳地，所述的基带子框的基带板的数量为四，以及扩展板的数量为二。较佳地，所述的基带板的FPGA单元之间通过Mesh型拓扑网络相互连接。较佳地，所述的基带板包含同步电路、PCIE调试接口电路。较佳地，所述的基带板的四块FPGA单元平行放置且两两互连，分别与对应的模数转换器或数模转换器相连接，形成中频数据通道。较佳地，所述的基带板和扩展板的尺寸规格一致，且机械接口相同。采用了本技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，以FPGA为基本单元，实现了大规模多通道信号的实时处理，本技术的平台包含扩展板卡，可以实现不同平台之间的设备间互联。本技术的全Mesh型硬件架构具有灵活性，可通过增加板卡来扩展处理能力，也可以根据需求减少板卡数量来降低成本。本技术的全Mesh型硬件架构具有健壮性，所有处理单元具有同等地位，任意一块板卡或一片FPGA的故障都不会导致系统无法工作，具有广泛的适用范围。附图说明图1为本技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台的硬件处理平台的单台信道模拟器示意图。图2为本技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台的硬件处理平台的示意图。图3为本技术的相邻板卡连接形式示意图。图4为本技术的基带板内部时钟模块示意图。图5为本技术的基带扩展板卡的接口示意图。图6为本技术的串行连接数据通道示意图。图7为本技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台的顶层设计框图。图8为本技术的包含FPGA模块的基带板的示意图。图9为本技术的FPGA信号示意图。图10为本技术的扩展板结构示意图。图11为本技术的FMC模拟板卡示意图。图12为本技术的主控板示意图。附图标记：1扩展板2基带板3主控板4背板11左侧子框下部扩展板12右侧子框上部扩展板具体实施方式为了能够更清楚地描述本技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。本技术的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台的技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此仅涉及具体硬件电路的改进，硬件部分并非仅仅属于执行控制软件或者计算机程序的载体，因此解决相应的技术问题并获得相应的技术效果也并未涉及任何控制软件或者计算机程序的应用，也就是说，本技术仅仅利用这些模块和单元所涉及的硬件电路结构方面的改进即可以解决所要解决的技术问题，并获得相应的技术效果，而并不需要辅助以特定的控制软件或者计算机程序即可以实现相应功能。本技术的该基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，其中包括包括多个基带子框，所述的多个基带子框通过光纤、射频线缆和排线连接，所述的基带子框的内部电路板卡包括：基带板，板载四块FPGA单元；扩展板，通过底板与基带板相连接；背板，为基带板提供基带位，为扩展板提供扩展位，通过PCIE通路与基带板连接，通过扩展通路与扩展板相连接。作为本技术的优选实施方式，所述的基带板、扩展板和背板之间通过Mesh型拓扑网络相互连接。作为本技术的优选实施方式，所述的基带子框的基带板的数量为四，以及扩展板的数量为二。作为本技术的优选实施方式，所述的基带板的FPGA单元之间通过Mesh型拓扑网络相互连接。作为本技术的优选实施方式，所述的基带板包含同步电路、PCIE调试接口电路。作为本技术的优选实施方式，所述的基带板的四块FPGA单元平行放置且两两互连，分别与对应的模数转换器或数模转换器相连接，形成中频数据通道。作为本技术的优选实施方式，所述的基带板和扩展板的尺寸规格一致，且机械接口相同。本技术的具体实施方式中，包含多块FPGA板卡，板卡之间采用Mesh型拓扑网络，任意两个板卡都可进行数据交互；每块板卡由多片FPGA组成阵列，FPGA阵列具有Mesh型拓扑连接，任意两个FPGA都可进行数据交互；位于不同板卡的FPGA也可进行数据交互。本技术提供了一种基于FPGA阵列的大规模多通道全互联硬件处理平台，板卡类型分为基带板卡、背板卡和扩展板卡。基带板卡是信号处理单元，负责高速数字信号的实时处理。背板卡是连接机构，提供数据交互和机械连接。扩展板卡提供扩展通路。在基带单板内部形成Mesh型拓扑网络，由板卡之间通过背板形成Mesh型拓扑网络。背板提供了数据交互、控制等功能，板卡之间的数据、整机主控发出的控制信号都通过背板进行交换和分发。平台还包含扩展板卡，可以实现不同平台之间的设备间互联。基带板卡特征在于：(1)板载4个FPGA，FPGA之间采用Mesh型拓扑连接网络，每两点之间具有4X@12.5Gbps吞吐率。(2)提供PCIE通路和主控连接。(3)提供MLVDS等类型的同步电路。(4)具有合理的PCIE调试接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，其特征在于，所述的平台包括多个基带子框，所述的多个基带子框通过光纤、射频线缆和排线连接，所述的基带子框的内部电路板卡包括：/n基带板，板载四块FPGA单元；/n扩展板，通过底板与基带板相连接；/n背板，为基带板提供基带位，为扩展板提供扩展位，通过PCIE通路与基带板连接，通过扩展通路与扩展板相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，其特征在于，所述的平台包括多个基带子框，所述的多个基带子框通过光纤、射频线缆和排线连接，所述的基带子框的内部电路板卡包括：
基带板，板载四块FPGA单元；
扩展板，通过底板与基带板相连接；
背板，为基带板提供基带位，为扩展板提供扩展位，通过PCIE通路与基带板连接，通过扩展通路与扩展板相连接。


2.根据权利要求1所述的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，其特征在于，所述的基带板、扩展板和背板之间通过Mesh型拓扑网络相互连接。


3.根据权利要求1所述的基于FPGA阵列实现大规模多通道全互联的硬件处理平台，其特征在于，所述的基带子框的基带板的数量为四，以及扩展板的数量为二。

【专利技术属性】
技术研发人员：李广兴，蒋政波，张念祖，
申请(专利权)人：上海创远仪器技术股份有限公司，东南大学，
类型：新型
国别省市：上海;31