CN102694756B - Fpga基带平台射频数据处理装置、验证系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FPGA基带平台射频数据处理装置，包括：射频数据发生模块，包括基带系统和射频系统，用于产生射频数据；数据采集模块，从射频数据发生模块采集数据并存储到数据存储模块；从数据存储模块读取数据；数据桥接模块，对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配并发送到FPGA基带平台；数据存储模块，存储所述数据采集模块采集的数据；控制模块，接收基带芯片FPGA基带平台发送的启动信号，启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据。本发明的装置实现了FPGA基带平台射频数据处理验证流程中FPGA基带平台与射频数据速率的匹配。本发明还同时公开了一种相应的FPGA基带平台射频数据处理验证系统及验证方法。

Description

FPGA基带平台射频数据处理装置、验证系统及方法
技术领域
本发明涉及到现场可编程门阵列(简称，FPGA)原型验证平台技术，特别涉及到一种FPGA基带平台射频数据处理装置、验证系统及验证方法。
背景技术
高水平的系统原型验证是专用集成电路(简称，ASIC)芯片设计成功的一个关键因素。通常的验证技术包括基于软件的仿真、基于硬件的模拟和基于FPGA的验证；其中使用FPGA来构建ASIC的硬件原型、搭建基于ASIC芯片方案的原型验证平台的验证方案，以其高速、费用低廉的特点越来越受到ASIC验证者的青睐。
在通信系统基带ASIC芯片的FPGA验证中，FPGA基带平台的射频数据处理验证是一个重要的内容。
数据通信处理流程包括：
1、基带系统发送启动信号，启动数据通信处理流程；
2、射频系统发送射频数据(简称，IQ数据)给基带系统；
3、基带系统对接收到的IQ数据进行处理；
4、在通信处理流程中，基带系统会进行特性参数校准处理，如果基带系统检测到IQ数据的特性参数不符合要求，会发送对应的控制信息到射频系统，射频系统根据控制信息中的控制参数(包括各特性参数的调整量(需要增加或减少的数值))修正后续发送的IQ数据的特性参数。
现有技术通信系统基带ASIC芯片的FPGA平台射频数据处理验证系统包括：
FPGA基带平台、射频芯片系统和综侧仪；
其中，FPGA基带平台执行通信业务测试例，从射频系统(射频芯片(简称，RFIC)系统和综侧仪)接收射频数据(简称，IQ数据)进行处理，通过对FPGA基带平台数据处理情况的分析来验证ASIC设计。
现有技术的这种验证系统的缺陷在于：
FPGA虽然比软件仿真和硬件模拟平台速度快，但是由于和ASIC在先天架构上的差异，基于FPGA的验证平台不可能提供ASIC芯片的速度等级。而射频系统是按照实际速率运行的，对于通信系统中高速数据业务，如，长期演进(简称，LTE)系统的下行数据业务，高速的IQ数据和低速的FPGA基带平台处理速率难以适配。以LTE系统为例，FPGA基带平台的主频一般在10mhz～80mhz之间，而LTE ASIC基带芯片的主频可以达到400mhz以上，射频数据速率最高可以达到1.4gbps。
为了提高FPGA基带平台的数据处理速率，现有技术的一种改进方案是将处理器以外接的形式放在FPGA基带平台之外，将ASIC芯片中除处理器之外的硬件原型放在FPGA基带平台中；这样的结构可以提高平台处理器的运行速率，但FPGA基带平台中其它硬件原型的速率仍然较低，这种结构的验证系统能够在一定程度上提高FPGA基带平台的射频数据处理速率，但仍然无法对如LTE系统下行数据业务这样的高速射频数据实现与射频系统的匹配处理；同时，这种方案的系统架构和ASIC设计已经有很大差异，导致在FPGA基带验证系统中的软件不能直接使用在ASIC芯片上，增加了芯片开发的难度和成本，并延长了芯片的软件开发周期。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种FPGA基带平台射频数据处理装置、验证系统及验证方法，以实现FPGA基带平台与射频数据的速率匹配。
本发明的技术方案包括：
射频数据发生模块，包括基带系统和射频系统，用于执行通信业务测试例，产生射频数据；
数据采集模块，从所述射频数据发生模块采集数据，将采集的数据存储到数据存储模块；从所述数据存储模块读取数据；
数据桥接模块，对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配，按照基带平台的时序要求将射频数据发送到FPGA基带平台；
数据存储模块，存储所述数据采集模块采集的数据；
控制模块，接收FPGA基带平台发送的启动信号和控制信息，启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；
其中，所述时序匹配为将数据时序匹配为FPGA基带平台接口时序。
所述控制模块进一步包括：
数据处理启动单元，接收FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息和启动信号，根据启动信号启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；
控制信息解析单元，解析FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数。
优选的，所述装置进一步包括：
射频数据激励模块，根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储系统中读取的射频数据进行激励处理；
优选的，所述装置进一步包括：
所述数据采集模块采集的数据包括，所述射频系统发送的IQ数据和基带系统发送的基带系统控制信息；所述数据采集模块从所述数据存储模块读取的数据包括，射频数据及该射频数据对应的基带系统控制信息。
优选的，所述控制模块进一步包括：
控制参数保存单元，保存数据采集模块读取的IQ数据对应的基带系统控制信息中的基带系统控制参数；
控制参数对比单元，将FPGA基带平台控制参数与该基带系统控制参数进行比较，验证FPGA平台特性参数校准处理正确性。
优选的，所述装置进一步包括：
射频数据激励模块，在所述控制参数对比单元判断FPGA基带平台控制参数与该基带系统控制参数小于预设的门限时，根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储系统中读取的射频数据进行激励处理；
优选的，所述射频数据激励模块的激励处理包括：
自动增益控制和/或自动频率控制和/或直流偏置调整和/或I Q不平衡调整；
所述FPGA平台控制参数包括自动增益控制值和/或自动频率控制值和/或直流偏置调整值和/或IQ不平衡调整值。
一种FPGA基带平台射频数据处理验证系统，包括：
FPGA基带平台和前述的任意一种FPGA基带平台射频数据处理装置。
一种FPGA基带平台射频数据处理验证方法，包括：
射频数据发生模块执行通信业务测试例，产生射频数据；
数据采集模块从射频数据发生模块采集数据并保存到数据存储模块；
FPGA基带平台执行相同通信业务测试例，发送启动信号到控制模块；
控制模块控制数据采集模块从数据存储模块读取数据，
数据桥接模块对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配，按照FPGA基带平台的时序要求发送射频数据到FPGA基带平台；
FPGA基带平台处理接收到的射频数据；
根据FPGA基带平台对射频数据的处理情况验证其对应的ASIC设计。
优选的，所述方法进一步包括：
FPGA基带平台对接收到的射频数据的特性参数进行检测，如果检测到特性参数不符合要求，发送FPGA基带平台控制信息到所述控制模块；
控制模块解析FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
射频激励模块根据FPGA基带平台控制参数对数据采集模块从数据存储模块读取的射频数据进行激励处理。
优选的，所述方法进一步包括：
所述数据采集模块采集的数据包括，所述射频系统发送的IQ数据和基带系统发送的基带系统控制信息；所述数据采集模块从所述数据存储模块读取的数据包括，射频数据及该射频数据对应的基带系统控制信息。
优选的，所述方法进一步包括：
FPGA基带平台对接收到的射频数据的特性参数进行检测，如果检测到特性参数不符合要求，发送FPGA基带平台控制信息到所述控制模块；
控制模块解析FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
控制模块比较FPGA基带平台控制参数与该基带系统控制参数；验证FPGA基带平台特性参数校准处理的正确性。
优选的，所述方法进一步包括：
如果控制模块判断FPGA基带平台控制参数与该基带模块控制参数之差大于预设的门限；射频激励模块根据FPGA基带平台控制参数对数据采集模块从数据存储模块读取的射频数据进行激励处理。
优选的，所述激励处理包括：
自动增益控制和/或自动频率控制和/或直流偏置调整和/或I Q不平衡调整；
所述FPGA平台控制参数包括自动增益控制值和/或自动频率控制值和/或直流偏置调整值和/或IQ不平衡调整值。
本发明的FPGA基带平台射频数据处理装置首先利用射频数据发生系统以射频系统实速执行通信业务测试例，采集并保存射频数据发生系统执行通信业务测试例所产生的数据；然后用FPGA基带平台执行相同的测试例，FPGA基带平台射频数据处理装置将保存的射频数据以与FPGA基带平台相匹配的时序发送射频数据给FPGA基带平台进行处理，即，按照FPGA基带平台的时钟、接口数据传输速率及数据格式发送射频数据到FPGA基带平台；实现了FPGA基带平台射频数据处理验证流程中FPGA基带平台与射频数据速率的匹配。
附图说明
图1是本发明具体实施例1装置结构图
图2是本发明具体实施例2装置结构图
图3是本发明具体实施例2控制模块结构图
图4是本发明具体实施例3控制模块结构图
图5是本发明具体实施例4验证系统结构图
图6是本发明具体实施例5验证方法流程图
图7是本发明具体实施例5激励处理流程图
图8是本发明具体实施例6特性参数校准处理验证及激励处理流程图
具体实施方式
为进一步说明本发明的技术方案，下面给出具体实施例并结合附图详细说明。
具体实施例1
本实施例为本发明FPGA基带平台射频数据处理装置的一种优选实施方式，总体结构如图1所示，包括：
射频数据发生模块，包括基带系统和射频系统，用于执行通信业务测试例，产生射频数据；
数据采集模块，从所述射频数据发生模块采集数据，将采集的数据存储到数据存储模块；从所述数据存储模块读取数据；
数据桥接模块，对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配，按照基带平台的时序要求将射频数据发送到FPGA基带平台；
数据存储模块，存储所述数据采集模块采集的数据；
控制模块，接收FPGA基带平台发送的启动信号和控制信息，启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；
本发明的数据采集模块与数据存储模块之间可以各种不同的具体数据传输方式，一种优选的方式是采用DMA搬移的方式，采集数据时，当数据采集模块采集并缓存了一定数量的数据后，触发DMA将数据采集模块缓存的数据搬移到数据存储模块；读取数据时，数据采集模块触发DMA一次性从数据存储模块搬移一定数量的数据到数据采集模块缓存，当数据桥接模块发送了一定数量的射频数据后，数据采集模块触发DMA再次从数据存储模块搬移一定数量的数据。
其中，所述时序匹配为将数据时序匹配为FPGA基带平台接口时序；包括，将射频数据匹配到FPGA基带平台的时钟、接口数据传输速率及数据格式
具体实施例2
本实施例为本发明FPGA基带平台射频数据处理装置的又一种优选实施方式，总体结构如图2所示：
本实施例的装置包括具体实施例1装置的各模块；
本实施例装置的控制模块如图3包括：
数据处理启动单元，接收FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息和启动信号，根据启动信号启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；
控制信息解析单元，解析FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
本实施例装置还包括：
射频数据激励模块，根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储系统中读取的射频数据进行激励处理；
其中，所述FPGA基带平台控制参数可以包括自动增益控制值、自动频率控制值、直流偏置调整值和IQ不平衡调整值中的任意一个参数或任意几个参数；
相应的，所述激励处理可以是自动增益控制、自动频率控制、直流偏置调整和IQ不平衡调整中的任意一种处理或任意几种处理。
本实施例的装置的FPGA基带平台射频数据处理装置在接收到FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息后，可以根据FPGA基带平台控制参数对发送给FPGA基带平台的射频数据进行激励处理，实现验证过程中的特性参数校准处理流程。
具体实施例3
本实施例为本发明FPGA基带平台射频数据处理装置的又一种优选实施方式。
本实施例装置包括具体实施例1装置的各模块；总体结构如图1所示；
本实施例装置的数据采集模块从射频数据发生系统所采集的数据包括，射频数据和该射频数据对应的基带系统控制信息；
数据采集模块在从数据存储模块读取射频数据时，同时读取该射频数据对应的基带系统控制信息并发送给控制模块；
本实施例装置的控制模块如图4所示，包括：
数据处理启动单元，接收FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息和启动信号，根据启动信号启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；
控制信息解析单元，解析FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
控制参数保存单元，保存数据采集模块读取的基带系统控制信息的基带系统控制参数；
控制参数对比单元，将FPGA基带平台控制参数与控制参数保存单元中的基带系统控制参数进行对比，验证FPGA基带平台特性参数校准处理正确性。
所述验证FPGA基带平台特性参数校准处理正确性包括，判断FPGA基带平台控制参数与基带系统控制参数的差值是否大于预设的门限，如果是，判定FPGA基带平台特性参数校准处理有误；否则判定FPGA基带平台特性参数校准处理正确；
作为本实施例装置的另一种优选实现方案，本实施例装置还可以包括具体实施例2中的射频数据激励模块，总体结构如图2所示；
在本优选实现方案中，控制参数对比单元判断FPGA基带平台控制参数与基带系统控制参数的差值，如果差值大于预设的门限，控制信息解析单元控制射频数据激励模块根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储系统中读取的射频数据进行激励处理；否则，不进行激励处理；
其中，所述FPGA基带平台控制参数可以包括自动增益控制值、自动频率控制值、直流偏置调整值和IQ不平衡调整值中的任意一个参数或任意几个参数；
相应的，所述激励处理可以是自动增益控制、自动频率控制、直流偏置调整和IQ不平衡调整中的任意一种处理或任意几种处理。
本实施例中所述预设的门限可以根据对实际射频系统的测试结果设置。
具体实施例4
本实施例为本发明的FPGA基带平台射频数据处理验证系统的一种优选实施方式，具体结构如图5所示，包括：
FPGA基带平台射频数据处理装置；
本实施例中的FPGA基带平台射频数据处理装置可以采用具体实施例1～3中的任意一种具体实现方案；
FPGA基带平台，执行通信业务测试例，发送启动信号和FPGA基带平台控制信息给所述FPGA基带平台射频数据处理装置，从FPGA基带平台射频数据处理装置接收IQ数据并处理。
具体实施例5
本实施例为本发明的FPGA基带平台射频数据处理验证方法的一种优选实施方式，具体流程如图6所示，包括：
步骤1、射频数据发生模块执行通信业务测试例，产生射频数据；
步骤2、数据采集模块从射频数据发生模块采集数据并保存到数据存储模块；
步骤3、FPGA基带平台执行相同通信业务测试例，发送启动信号到控制模块；
步骤4、控制模块控制数据采集模块从数据存储模块读取数据；
步骤5、数据桥接模块对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配，按照FPGA基带平台的时序要求发送射频数据到FPGA基带平台；
所述时序匹配包括，将射频数据匹配到FPGA基带平台的时钟、接口数据传输速率及数据格式。
步骤6、FPGA基带平台处理接收到的射频数据；
步骤7、根据FPGA基带平台对射频数据的处理情况验证其对应的ASIC设计。
作为本实施例的另一种优选实现方案，本实施例方法还可以包括特性参数校准处理流程，如图7所示：
在数据通信流程中，FPGA基带平台可以检测射频数据的特性参数；如果FPGA基带平台检测到射频数据特性参数不符合要求，会触发特性参数校准处理流程：
步骤801、FPGA基带平台发送FPGA基带平台控制信息给控制模块；
步骤802、控制模块解析FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
步骤803、射频数据激励模块根据FPGA基带平台控制参数对数据采集模块从数据存储模块读取的射频数据进行激励处理；
作为本实施例的又一种优选实现方案，本实施例方法还可以包括特性参数校准处理验证流程，如图8所示：
本实现方案的步骤2中，数据采集模块所采集的数据包括射频数据和该射频数据对应的基带系统控制信息；
步骤4中，数据采集模块从数据存储模块读取射频数据和该射频数据对应的基带系统控制信息；
在数据通信流程中，FPGA基带平台可以检测射频数据的特性参数；如果FPGA基带平台检测到射频数据特性参数不符合要求，会触发特性参数验证处理流程：
步骤811、如果特性参数不符合要求，FPGA基带平台发送FPGA基带平台控制信息给控制模块；
步骤812、控制模块解析FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
步骤813、控制模块对比FPGA基带平台控制参数与基带系统控制信息的基带系统控制参数，判断FPGA基带平台控制参数与基带系统控制参数的差值是否大于预设的门限，如果是，判定FPGA基带平台特性参数校准处理有误；否则，判定FPGA基带平台特性参数校准处理正确；
优选的，所述步骤813之后还可以包括：
步骤814、如果FPGA基带平台控制参数与基带系统控制参数的差值大于预设的门限，射频数据激励模块根据FPGA基带平台控制参数对数据采集模块从数据存储模块读取的射频数据进行激励处理。
本实施例中，所述FPGA基带平台控制参数可以包括自动增益控制值、自动频率控制值、直流偏置调整值和IQ不平衡调整值中的任意一个参数或任意几个参数；
相应的，所述激励处理可以是自动增益控制、自动频率控制、直流偏置调整和IQ不平衡调整中的任意一种处理或任意几种处理。
为了进一步说明本实施例中所述的激励处理流程，下面以自动增益控制(简称，AGC)调整为例说明激励处理过程；
1、控制模块将从FPGA基带平台AGC信息中解析出来的AGC调整量发送给射频数据激励模块；
2、射频数据激励模块根据当前所使用的AGC调整量与接收到AGC调整量计算新的AGC调整量；
如，当前所使用的AGC调整量为+2db；新接收到的AGC调整量为-1db，则新的AGC调整量＝当前所使用的AGC调整量+新接收到的AGC调整量＝+1db；
3、射频数据激励模块使用新的AGC调整量更新当前AGC调整量，对后续数据采集模块从数据存储模块读取的数据进行AGC调整。
其他特性参数的激励处理与自动增益控制激励处理方式相似。
本实施例中所述预设的门限可以根据对实际射频系统的测试结果设置。
本领域的一般技术人员显然应该清楚并且理解，本发明方法所举的以上实施例仅用于说明本发明方法，而并不用于限制本发明方法。在不背离本发明方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明方法的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种现场可编程门阵列FPGA基带平台射频数据处理装置，其特征在于，包括：
射频数据发生模块，包括基带系统和射频系统，用于执行通信业务测试例，产生射频数据；
数据采集模块，从所述射频数据发生模块采集数据，将采集的数据存储到数据存储模块，采集的数据包括射频数据及该射频数据对应的基带系统控制信息；从所述数据存储模块读取数据并发送给控制模块，读取的数据包括射频数据及该射频数据对应的基带系统控制信息；
数据桥接模块，对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配，按照FPGA基带平台的时序要求将射频数据发送到FPGA基带平台；
数据存储模块，存储所述数据采集模块采集的数据；
控制模块，接收FPGA基带平台发送的启动信号和控制信息，启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；
其中，所述控制模块包括：数据处理启动单元，接收FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息和启动信号，根据启动信号启动数据采集模块从所述数据存储模块读取数据；控制信息解析单元，解析FPGA基带平台发送的FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；控制参数保存单元，保存数据采集模块读取的基带系统控制信息的基带系统控制参数；控制参数对比单元，将FPGA基带平台控制参数与控制参数保存单元中的基带系统控制参数进行对比，验证FPGA基带平台特性参数校准处理正确性；
所述时序匹配为将数据时序匹配为FPGA基带平台接口时序。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括：
射频数据激励模块，根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储模块中读取的射频数据进行激励处理。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述射频数据激励模块，根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储模块中读取的射频数据进行激励处理包括：
射频数据激励模块，在所述控制参数对比单元判断FPGA基带平台控制参数与该基带系统控制参数之差大于预设的门限时，根据FPGA基带平台控制参数对所述数据采集模块从所述数据存储模块中读取的射频数据进行激励处理。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述射频数据激励模块的激励处理包括：
自动增益控制和/或自动频率控制和/或直流偏置调整和/或IQ不平衡调整；
所述FPGA平台控制参数包括自动增益控制值和/或自动频率控制值和/或直流偏置调整值和/或IQ不平衡调整值。
5.一种现场可编程门阵列FPGA基带平台射频数据处理验证系统，包括FPGA基带平台，其特征在于，包括：
权利要求1～4中任意一项所述的FPGA基带平台射频数据处理装置。
6.一种现场可编程门阵列FPGA基带平台射频数据处理验证方法，其特征在于，包括：
射频数据发生模块执行通信业务测试例，产生射频数据；
数据采集模块从射频数据发生模块采集数据并保存到数据存储模块，采集的数据包括射频数据和该射频数据对应的基带系统控制信息；
FPGA基带平台执行相同通信业务测试例，发送启动信号到控制模块；
控制模块控制数据采集模块从数据存储模块读取数据，读取的数据包括射频数据和该射频数据对应的基带系统控制信息；
数据桥接模块对发送给FPGA基带平台的射频数据进行时序匹配，按照FPGA基带平台的时序要求发送射频数据到FPGA基带平台；
FPGA基带平台对接收到的射频数据的特性参数进行检测，如果检测到特性参数不符合要求，发送FPGA基带平台控制信息到所述控制模块；
控制模块解析FPGA基带平台控制信息，获取FPGA基带平台控制参数；
控制模块比较FPGA基带平台控制参数与该基带系统控制参数；验证FPGA基带平台特性参数校准处理的正确性；
根据FPGA基带平台对射频数据的处理情况验证其对应的ASIC设计。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
射频激励模块根据FPGA基带平台控制参数对数据采集模块从数据存储模块读取的射频数据进行激励处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
如果控制模块判断FPGA基带平台控制参数与该基带系统控制参数之差大于预设的门限；射频激励模块根据FPGA基带平台控制参数对数据采集模块从数据存储模块读取的射频数据进行激励处理。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述激励处理包括：
自动增益控制和/或自动频率控制和/或直流偏置调整和/或IQ不平衡调整；
所述FPGA平台控制参数包括自动增益控制值和/或自动频率控制值和/或直流偏置调整值和/或IQ不平衡调整值。
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