用于無(wú)線(xiàn)基礎設備中數據轉換器和低成本FPGA的JESD204A

　　引言

　　隨著(zhù)人們訂購無(wú)線(xiàn)服務(wù)數量的激增、各種服務(wù)類(lèi)型的多樣化，以及更低的便攜式設備接入因特網(wǎng)的費用，使得對于增加基礎設施容量的需求日益明顯。3G智能手機、3G上網(wǎng)本和3G平板電腦是引發(fā)對于無(wú)線(xiàn)數據服務(wù)和基站容量的爆炸性需求的主要推動(dòng)力。將性能疊加到現有的無(wú)線(xiàn)寬帶設備，例如：HSPA+和EV-DO(即3G+)，已經(jīng)解決了一部分數據吞吐量的需要，但因為服務(wù)速度慢，無(wú)線(xiàn)服務(wù)供應商仍飽受用戶(hù)指責，尤其是在大城市中，用戶(hù)不滿(mǎn)的情況更加嚴重。

　　無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商有向更高帶寬服務(wù)發(fā)展的計劃，如：LTE和LTE-Advanced，以應對這一挑戰;但是，部署這些4G技術(shù)還需要幾年時(shí)間，然而與此同時(shí)數據吞吐量的要求卻還在不斷上升。當全球的“桌上型”無(wú)線(xiàn)寬帶服務(wù)需求無(wú)所不在時(shí)(據業(yè)內分析師預測這一現象將在今后6年內出現)，無(wú)線(xiàn)服務(wù)供應商仍將面臨提高基站密度的壓力。大量增加基礎設施的需求以及本地市場(chǎng)的激烈競爭將使得基站OEM廠(chǎng)商面臨提價(jià)壓力。

　　以更低功耗和價(jià)格來(lái)增加容量——是神話(huà)還是現實(shí)?

　　過(guò)去，在遠程通信行業(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(lái)這一情況將有望改變。在亞洲和非洲，Green field 3G和增強型3G的部署將引發(fā)殘酷的降價(jià)及能耗壓力，這很可能會(huì )波及整個(gè)無(wú)線(xiàn)基礎設施市場(chǎng)。對于無(wú)線(xiàn)基礎設施OEM廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的是要通過(guò)降低基站元器件材料成本，維持和增強盈利能力。如圖1所示，降低元器件材料成本的一種方法是從傳統的、單一基站部署轉變?yōu)榉植际讲渴鹉Ｐ汀?/p>

　　圖1——基站網(wǎng)絡(luò )的演變

　　這種拓撲結構解決了上文中提到的一些挑戰，并且也促進(jìn)了基于SERDES的邏輯器件的使用和這類(lèi)器件應用的成熟化，用以支持從RRU(射頻拉遠單元)到BTS的光纖數據傳輸。然而，由于射頻拉遠單元所包含的射頻和數據轉換設備，其成本仍占了BTS的元器件材料總成本中的很大部分。一類(lèi)更低成本、低功耗的新型FPGA，如LatticeECP3器件，可通過(guò)與集成了支持CPRI和OBSAI基帶接口的SERDES相結合，提供靈活的數據處理能力，并且降低射頻拉遠單元的總成本。但是，增加數據吞吐量的需求已經(jīng)使得對于傳統并行數據轉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雜性和制造成本以及維護數據完整性所需的努力。這些挑戰導致了在實(shí)際RRU數據轉換器和數據處理FPGA之間的SERDES功能需要從BTS接口遷移到數字數據/控制接口，如圖2所示。JEDEC JC-16協(xié)會(huì )于2008年發(fā)布了這種新型接口的開(kāi)放的行業(yè)標準，稱(chēng)之為JESD204A，并為進(jìn)一步降低射頻拉遠單元的元器件材料成本帶來(lái)了很大的希望。

　　Figure 2 – JESD204A Interface

　　圖2——JESD204A接口

　　目前，NXP半導體提供的CGVTM數據轉換器上的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。目前的最高數據速率為3.125 Gbps，通過(guò)數據轉換器和FPGA之間的多路通道實(shí)現任意大小的系統帶寬，實(shí)現每個(gè)通道帶寬超過(guò)312.5兆字節/秒的數據速率。由于JESD204A支持精確的跨線(xiàn)同步，它本身還支持正交采樣，這對于以OFDM調制機制為基礎的3G和4G空中接口來(lái)說(shuō)是非常必要的。