用于無線基礎(chǔ)設(shè)備中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和低成本FPGA的JESD204A

　　引言

　　隨著人們訂購無線服務(wù)數(shù)量的激增、各種服務(wù)類型的多樣化，以及更低的便攜式設(shè)備接入因特網(wǎng)的費(fèi)用，使得對于增加基礎(chǔ)設(shè)施容量的需求日益明顯。3G智能手機(jī)、3G上網(wǎng)本和3G平板電腦是引發(fā)對于無線數(shù)據(jù)服務(wù)和基站容量的爆炸性需求的主要推動力。將性能疊加到現(xiàn)有的無線寬帶設(shè)備，例如：HSPA+和EV-DO(即3G+)，已經(jīng)解決了一部分?jǐn)?shù)據(jù)吞吐量的需要，但因?yàn)榉?wù)速度慢，無線服務(wù)供應(yīng)商仍飽受用戶指責(zé)，尤其是在大城市中，用戶不滿的情況更加嚴(yán)重。

　　無線運(yùn)營商有向更高帶寬服務(wù)發(fā)展的計(jì)劃，如：LTE和LTE-Advanced，以應(yīng)對這一挑戰(zhàn);但是，部署這些4G技術(shù)還需要幾年時間，然而與此同時數(shù)據(jù)吞吐量的要求卻還在不斷上升。當(dāng)全球的“桌上型”無線寬帶服務(wù)需求無所不在時(據(jù)業(yè)內(nèi)分析師預(yù)測這一現(xiàn)象將在今后6年內(nèi)出現(xiàn))，無線服務(wù)供應(yīng)商仍將面臨提高基站密度的壓力。大量增加基礎(chǔ)設(shè)施的需求以及本地市場的激烈競爭將使得基站OEM廠商面臨提價壓力。

　　以更低功耗和價格來增加容量——是神話還是現(xiàn)實(shí)?

　　過去，在遠(yuǎn)程通信行業(yè)更高性能的基站收發(fā)臺(BTS)通常需要消耗更多電能和更高的總擁有成本。然而，未來這一情況將有望改變。在亞洲和非洲，Green field 3G和增強(qiáng)型3G的部署將引發(fā)殘酷的降價及能耗壓力，這很可能會波及整個無線基礎(chǔ)設(shè)施市場。對于無線基礎(chǔ)設(shè)施OEM廠商來說，關(guān)鍵的是要通過降低基站元器件材料成本，維持和增強(qiáng)盈利能力。如圖1所示，降低元器件材料成本的一種方法是從傳統(tǒng)的、單一基站部署轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际讲渴鹉Ｐ汀?/p>

　　圖1——基站網(wǎng)絡(luò)的演變

　　這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解決了上文中提到的一些挑戰(zhàn)，并且也促進(jìn)了基于SERDES的邏輯器件的使用和這類器件應(yīng)用的成熟化，用以支持從RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)到BTS的光纖數(shù)據(jù)傳輸。然而，由于射頻拉遠(yuǎn)單元所包含的射頻和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，其成本仍占了BTS的元器件材料總成本中的很大部分。一類更低成本、低功耗的新型FPGA，如LatticeECP3器件，可通過與集成了支持CPRI和OBSAI基帶接口的SERDES相結(jié)合，提供靈活的數(shù)據(jù)處理能力，并且降低射頻拉遠(yuǎn)單元的總成本。但是，增加數(shù)據(jù)吞吐量的需求已經(jīng)使得對于傳統(tǒng)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接口的各方面要求都逼近其極限，諸如：性能、印刷電路板布局的復(fù)雜性和制造成本以及維護(hù)數(shù)據(jù)完整性所需的努力。這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致了在實(shí)際RRU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理FPGA之間的SERDES功能需要從BTS接口遷移到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)/控制接口，如圖2所示。JEDEC JC-16協(xié)會于2008年發(fā)布了這種新型接口的開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，稱之為JESD204A，并為進(jìn)一步降低射頻拉遠(yuǎn)單元的元器件材料成本帶來了很大的希望。

　　Figure 2 – JESD204A Interface

　　圖2——JESD204A接口

　　目前，NXP半導(dǎo)體提供的CGVTM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器上的JESD204A接口是一種高速串行接口，使用兼容CML的差分信號和8B/10B編碼。目前的最高數(shù)據(jù)速率為3.125 Gbps，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和FPGA之間的多路通道實(shí)現(xiàn)任意大小的系統(tǒng)帶寬，實(shí)現(xiàn)每個通道帶寬超過312.5兆字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)速率。由于JESD204A支持精確的跨線同步，它本身還支持正交采樣，這對于以O(shè)FDM調(diào)制機(jī)制為基礎(chǔ)的3G和4G空中接口來說是非常必要的。