5G无线技术随时随地畅连无阻

采集的数据进行详细分析。

690T器件中串行收发器的额定传输速率为13.1Gbps。电信中使用的许多标准都以10Gpbs为中心，比如10千兆位以太网和CPRI（接口速率：8），这也是我们在BEE7中使用的性能指标。这样每个FPGA都能提供800Gbps的连接速率，具体分配如图2所示。

下面我们介绍BEE7原型设计环境的具体方面和设计过程中需要做出的部分利弊权衡和设计决策。

点对点连接
BEE7架构的目标之一是提供尽可能低的数据流时延和有保证的流吞吐量。使用共享总线架构根本无法实现这些目标，因为总线上的不同客户会在任何给定时间连接到总线上，增大时延，并干扰其他用户使用的真正流环境。因此，BEE7使用点对点连接模型来取而代之。

高速串行解串器是BEE7环境中数据传输的骨干。通过精心调试PCB走线宽度、介电材料厚度、通孔布局和尺寸，可提供点对点100欧姆传输线，从而确保最佳性能和信号完整性。在许多情况下，高性能走线埋设在内层板中，以降低EMI辐射，同时更容易通过CE认证或FCC审批。

从BEE7刀片到其他设备（包括其他BEE7刀片）的连接可分为三个类别：短于三米、超过300米和居于其间。

对短于三米的链接，可以使用铜缆连接，而且这肯定是成本最低的替代方案。使用SFP+或QSFP连接器加上短跳线电缆，就可以在BEE7环境中使用，而且推荐用一个设备机架中的刀片对刀片通信。对长至300米的较长距离，短距光通信可提供性价比最高的替代方案。BEE7内置有短距光学模块。图2所示的是每个FPGA有12 条串行解串器通道连接到模块间光收发器(iMOT)。这些接口都布置在BEE7刀片的正面，用于通过通用公共无线接口(CPRI)直接与旁边的远端射频单元(RRH)相连。

较长距离则需要特殊的长距光收发器。这种收发器无需使用中继器即可传输长达40公里的距离。这些收发器可以方便地插入后端转换模块(RTM)的SFP+和QSFP连接器中，用于距离BEE7超过300米的RRH。

从RTM到BEE7 ATCA刀片的总连接速率为640Gbps；从前端iMOT连接器到BEE7 ATCA刀片的总连接速率为480Gbps。如果不需要模拟I/O，使用合适的FMC卡就可额外提供320Gbps。

在设计串行解串器时通常遇到的挑战包括如何解决延迟、校准和计时等问题。BEEcube的BPS软件能够在启动时进行自动校准，且抽象掉串行解串器的大部分底层细节。这样设计BEEcube中的串行解串器相对简单直观，因为每个多千兆位收发器(MGT)的延迟特性均类似FIFO。

计时问题
在分布式系统中，如果让时钟和数据分开传输，将很难进行长距离传输。CPRI等标准是无线领域中从远程射频单元向基带处理单元传输数据的规范。恢复的嵌入式时钟（例如在CPRI中）一般具有低劣的相噪特性。BEE7基于PLL的特殊电路能将这种相噪降至300fs以下。这些时钟相乘即可生成GHz级采样时钟，同时将相噪保持在300fs以下。

灵活的时钟可分配给模拟FMC卡（对采样时钟最为关键）和FPGA。

RF考量因素
高达6GHz的直接RF采样和综合长期以来一直是软件定义无线的发展目标，但直到最近高速DAC和ADC的问世，它们才得以现实。BEEcube已经开发出一个模块架构，可通过连接到主板的FMC卡支持高性能模拟接口。

目前采样速率高达5.6Gsps的模块现已开始供货，利用该模块可直接综合2GHz频谱或对其数字化并在该模块和FPGA主板间往返传输，以满足调制/解调及其它处理要求。该模拟FMC卡支持第一和第二奈奎斯特域，因此用户可以核验低于2GHz的整个频谱，或是更高频率范围内的2GHz频谱块。
高速DAC和ADC极难有效地集成到现实系统中。它们采用交错布局以实现最高性能，同时要求极为稳定的时钟，时钟抖动应低于500fs。在使用307.2MHz基准时钟的情况下，当测得的相噪分布在100Hz到10MHz范围内时，BEE7平台提供的典型时钟抖动不足300fs。这些DAC和ADC也需要特殊的训练序列，在向高速器件推送数据或从高速器件拉取数据时，需要把数据选通信号的相位设置为最大数据完整性。BEEcube的平台能在开发板第一次启动时完成所有的训练序列。因此开发人员无需关注这些底层细节，从而实现"开箱即用"操作。

设计流程和IP
C/C++、MATLAB、VHDL、Verilog、LabVIEW和 Simulink在新一代5G设计的开发中均发挥一定的作用。BEEcube平台一直具有设计工具无关性，便于设计人员使用自己偏好的任何设计流程。当所有基础问题都从工具流角度入手解决时，重点迅速转向IP。

BEEcube为构建高性能通信设计提供众多必要的底层接口。在赛灵思支持CRPI和PCIe的同时，BEEcube提供10Gb和1Gb以太网内核，并结合用于实现FPGA间内部通信的赛灵思Aurora内核同步版。此外，提供到板载DDR存