USRP X410 - новое поколение SDR — компания «МИР»

USRP X410 - новое поколение SDR

USRP X410 - новое поколение SDR
NI Ettus USRP X410 — это первый высокопроизводительный SDR (программно-определяемое радио) нового поколения от Ettus Research и NI. Он сочетает в себе возможности NI и Ettus Research в одном радиомодуле, который поддерживает как программные инструментарии с открытым исходным кодом, включая аппаратный драйвер USRP (UHD) и GNU Radio, так и программное обеспечение LabVIEW. 
Обладая мощной производительностью, NI Ettus USRP X410 представляет собой идеальную платформу для создания Ваших инноваций. Дополняя это возможностью выбора программного обеспечения, более удобного для Вас, это программно-определяемое радио имеет большие возможности и гибкость для удовлетворения Ваших потребностей. Независимо от того, выполняете ли Вы исследования для систем 5G или работаете над Вашей специализированной задачей, NI Ettus USRP X410 поможет ускорить прототипирование беспроводных устройств.

Обзор

NI Ettus USRP X410 построен на базе Xilinx Zynq UltraScale+  RFSoC и оснащен высокопроизводительным радиочастотным приемником и передатчиком, что делает USRP X410 самым мощным SDR от NI на сегодняшний день. RFSoC обеспечивает основу встроенного процессора и программируемой ПЛИС, интегрированной с преобразователями данных (АЦП / ЦАП). Четырехъядерный процессор ARM® обеспечивает автономную работу (встроенный режим) или режим хоста для запуска вашего приложения с внешнего хоста. 
NI Ettus USRP X410 — это высокопроизводительный многоканальный программно-определяемый радиомодем. SDR разработан для частот от 1 МГц до 7,2 ГГц, настраиваемый до 8 ГГц и имеет двухступенчатую супергетеродинную архитектуру с 4 независимыми каналами TX и RX, каждый с мгновенной шириной полосы 400 МГц. Цифровые интерфейсы для выгрузки данных и управления включают два интерфейса QSFP28 с поддержкой 100 GbE, интерфейс PCIe Gen3 x8, а также стандартные интерфейсы команд, управления и отладки: USB-C JTAG, консоль USB-C, Ethernet 10/100 / 1000.

USRP X410 — это универсальное устройство, построенное на базе одночиповой адаптируемой радиоплатформы Xilinx Zynq Ultrascale+  ZU28DR (RFSoC) со встроенным цифровым повышающим и понижающим преобразованием и встроенной программным блоком кодирования/декодирования сигнала с возможностью обнаружения ошибок и коррекцией информации Soft-Decision Forward Error Correction (SD-FEC). Работа с несколькими радиостанциями возможна благодаря стандартным функциям синхронизации, таким как встроенный GPSDO (управляемый осциллятор GPS), импорт / экспорт 10 МГц и импульсный сигнал PPS-импульс.

Открытая платформа для Ваших будущих инноваций

Имея более чем в два раза больше ресурсов FPGA по сравнению с остальными моделями USRP, программируемая логическая часть Xilinx Zynq UltraScale+  FPGA предлагает высокопроизводительную цифровую обработку сигналов (DSP) и усиленные блоки программы, такие как встроенная упреждающая коррекция ошибок (SD-FEC) и ядра цифрового повышающего / понижающего преобразования (DUC / DDC). Логика SD-FEC, особенно эффективная для прототипирования 5G, может использоваться также для кодирования / декодирования с малой плотностью проверок на чётность (LDPC) в реальном времени, одной из самых ресурсоемких операций в 5G. В проектах только с ПЛИС логика SD-FEC может охватывать несколько больших ПЛИС Virtex-7; таким образом, включение SD—FES в качестве встроенного ядра в кремнии позволяет сэкономить огромное пространство и множество усилий на разработку.

NI Ettus USRP X410 полностью поддерживает популярную структуру RF Network-on-Chip (RFNoC), делая ускорение ПЛИС более доступным с помощью программного интерфейса прикладного программирования и инфраструктуры ПЛИС. Это поможет начать пользоваться устройством быстрее, так что Вы сможете сфокусироваться на непосредственно Ваши блоки программы. Вы можете легко интегрировать обработку на основе хоста и на основе ПЛИС в свое приложение с помощью графического интерфейса GNU Radio, C ++  или Python. Библиотека блоков RFNoC содержит такие популярные функции, как быстрое преобразование Фурье (FFTs) и фильтры с конечной импульсной характеристикой (FIR). Кроме того, вы можете добавить свои собственные программные блоки в модульную архитектуру, используя предпочитаемый язык описания оборудования (HDL). 

Помимо части системы FPGA, Xilinx UltraScale+  RFSoC оснащен четырьмя встроенными блоками обработки приложений (APU) и двумя блоками обработки в реальном времени (RPU) для приложений, которым требуется встроенная встроенная ОС для автономной работы.

RFSOC-Block-Diagram.jpg

ВЧ оборудование, предназначенное для масштабирования

Имея частотный диапазон от 1 МГц до 7,2 ГГц,  NI Ettus USRP X410 обращается не только к традиционным ВЧ суб- 6 ГГц полосам, но и недавно открыл нелицензированную полосу от 5,925 ГГц до 7,125 ГГц для Wi-Fi 6E. С мгновенной пропускной способностью 400 МГц, Вы можете использовать более широкие каналы и осуществлять связывание каналов (channel bonding) и объединение несущих для более высокой пропускной способности данных. Архитектура внешнего ВЧ интерфейса использует двухступенчатую конверсию супергетеродина ниже 3 ГГц и одноступенчатую конверсию выше 3 ГГц, а также фильтрацию и управление уровнем мощности для передачи и получения сигнала высокой точности. 

X410-High-Level-Block-Diagram-v1.2.jpg
NI Ettus USRP X410 включает в себя четыре канала передачи и четыре канала получения при максимально компактном размере: 1/2 стойки 1U форм-фактора, что делает его универсальным и легко транспортируемым для использования в полевых условиях. Каждый канал является независимым, то есть каждый из них может быть настроен на различные частоты для приложений с использованием дуплексного деления частот (FDD) или для одновременной эмуляции нескольких сигналов. Каналы также могут быть синхронизированы через внутренний термостатированный кварцевый осциллятор (OCXO), который может быть откалиброван в пределах 50 ppb, внутренний GPS дисциплинированный осциллятор (GPSDO) для отсчета времени,  10 МГц референс и генерацию импульса-в-секунду (PPS). Для еще большего количества каналов можно синхронизировать несколько устройств, импортируя внешние эталонные часы и используя генерацию PPS для приложений, которые требуют точной синхронизации по времени, таких как массивные MIMO.
С более широкой пропускной способностью и большим количеством каналов перемещение большого объема входных/выходных данных на радиоустройство может быть проблемой. Для решения этой проблемы NI Ettus USRP X410 оснащен двумя настраиваемыми четырехъядерными малоформатными портами, которые можно использовать для использования с двойным 10 ГбE или двойным 100 ГбE на борту. Кроме того, USRP X410 включает в себя PCI Express x8 Gen 3 порт со скоростью передачи до 8 ГБ / с.