Xilinx SD-FEC硬核在5G-NR通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

概述

本文主要描述如何應(yīng)用Xilinx的SD-FEC集成塊硬核資源，進(jìn)行5G-NR 通信系統(tǒng)PDSCH和PUSCH信道編解碼開發(fā)。主要從SD-FEC集成塊硬核特性、配置流程和注意事項等進(jìn)行說明。由于在實際項目開發(fā)過程中，涉及大量技術(shù)細(xì)節(jié)，在此文中將不展開詳細(xì)討論。

如何獲取SD-FEC集成塊硬核IP資料?

當(dāng)你在學(xué)習(xí)或工作中，可能會使用Xilinx公司的Zynq UltraScale+ RFSoC系列芯片進(jìn)行項目開發(fā)，在某些芯片型號中，自身帶有SD-FEC硬核資源，具體查詢方式，可在Xilinx官方網(wǎng)站檢索DS889手冊。

SD-FEC集成塊硬核資料可在Xilinx網(wǎng)站下載，PG256便是該IP產(chǎn)品手冊，如下圖中所示。

也許細(xì)心的你，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上圖中的論壇問答，有我本人的問答記錄。這也將載入SD-FEC硬核應(yīng)用史冊，方便全球的5G工程師從中學(xué)得一些經(jīng)驗?；谶@樣的目的，我將這些零碎的心得體會，發(fā)布在我個人微信公眾號上。

當(dāng)我們從網(wǎng)站下載了IP手冊后，需要結(jié)合實際需要進(jìn)行閱讀，并嘗試進(jìn)行開發(fā)。

眾所周知，5G與4G的一大不同，就是信道編解碼技術(shù)完全不同，以及可配置的子載波間隔有了更多選項，帶寬得到大幅度提高，同時考慮應(yīng)用到更多新型場景。

在進(jìn)行開發(fā)時，雖然SD-FEC硬核已經(jīng)集成到芯片中，但依然需要對應(yīng)的IP license。這一點，也可通過在Xilinx官方網(wǎng)站申請獲取。申請需要用戶注冊，如果您已購買相關(guān)的license，或者通過申請獲取，需要注意將本地PC主機的MAC地址修改與IP license一致，校驗通過方可使用。

SD-FEC IP 介紹

當(dāng)你下載獲得該IP的產(chǎn)品手冊后，便可進(jìn)行閱讀，獲取相關(guān)信息，進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)了。

事實上，當(dāng)你第一次使用時，有一種懵懵噠的感覺，因為你不知道，怎樣在短時間內(nèi)很好的用起來。

Xilinx的PG256產(chǎn)品手冊提供中英文版，看英文比較費力的朋友(不過筆者相信，作為《科學(xué)文化人》的讀者，英文功底肯定不錯)，可以嘗試去讀中文版，或者中英結(jié)合。

下面，重點針對IP的特性、應(yīng)用等進(jìn)行簡單的說明。

上圖中，包含了非常豐富的信息，當(dāng)然你也可能說，每一個字我都認(rèn)識，但是連起來我卻一無所知。如果想深入了解，不妨在夜深人靜的時候，找筆者交流一下學(xué)習(xí)心得。

看到這些特性，實質(zhì)上你應(yīng)該知道，該IP支撐支持LTE中的Turbo解碼以及5G-NR中的LDPC編解碼，當(dāng)然還有更多應(yīng)用。

本文比較關(guān)心LDPC編解碼，因此，其余的配置和使用不在討論之列。

我選取了關(guān)于LDPC編解碼部分，貼出來，與大家一起討論。

如果你想看懂上圖中的敘述，建議先看看手冊，以及5G-NR標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報告，了解LDPC碼在5G標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用情況。

字越少，事越大，并且也重要。

這里面涉及到端口的具體使用，因此，還是建議仔細(xì)看文檔。

整個SD-FEC硬核的架構(gòu)如下圖所示。

上圖中，包含的信息也是極為豐富，如果你用FPGA實現(xiàn)了該IP，我想年薪百萬不是夢。

上圖中給出了IP 的接口和數(shù)據(jù)流向，整個硬核的框架，十分清晰。重點在于這副牌在你手里，怎么去打。

如何應(yīng)用SD-FEC進(jìn)行LDPC編解碼開發(fā)

當(dāng)你拿到手冊后，讀完一遍，長舒一口氣，說簡單也簡單，說不簡單，也不簡單。

在此，我只提醒兩點，敲黑板：

只需要注意這兩點，足夠解決大部分問題，其他當(dāng)然也很重要，限于篇幅，此處省略5千字。

接下來，我們打開Vivado設(shè)計環(huán)境，把SD-FEC調(diào)出來，看看是不是足夠英俊瀟灑。

建立一個新工程，選擇RFSOC系列器件的芯片，在IP目錄里找到Soft-Decision FEC。

接下來，你可以按照手冊中的說明，一步步往下配置。比如，選擇5G標(biāo)準(zhǔn)，LDPC Decode模式。

配置接口，這里我用Initialized，具體差異，自行體會。配置通道數(shù)，根據(jù)自己的喜好，蘿卜青菜，各有所愛。

接下來，默認(rèn)，不想去設(shè)置它。

接下來，是最后一項，假如你想使用例程進(jìn)行開發(fā)，就勾選帶處理器。如果你覺得例程不好用，想自己實戰(zhàn)一次，施展自己的才華，那么就不勾選例程，自己動手，豐衣足食。

一頓猛操作后，我們把IP實例文件拷貝到工程中，接下來，就任由你發(fā)揮了。

當(dāng)你幸幸苦苦寫完代碼，進(jìn)行仿真驗證，并且解決掉無數(shù)個bug后，你終于露出了甜美的笑容。

于是，你迫不及待地想上板調(diào)試，證明自己是一個王者，而不是青銅。

這里還是提醒一下，這個硬核的物理位置約束。如果你只是用了一個或兩個硬核資源做LDPC編解碼，Vivado會自動去布局，一般情況下，也能得到較好的時序效果。

但是，最怕的就是但是這一轉(zhuǎn)折性語句。但是，Xilinx說了，如下總結(jié)。

具體位置怎么約束呢?Xilinx給出了一張表。

于是，你照著做了，跑出了完美的bit，就等上板見證奇跡的時刻。

是不是很簡單，看到這里，你覺得不過如此嘛，值得你打這么多字，熬那么深的夜?

人窮怪屋基，人笨怪自己。

這里，在多說幾句，關(guān)于CTRL和status端口。

對于LDPC解碼，其CTRL如下：

對于LDPC編碼，其CTRL如下：

端口用的好，可節(jié)約開發(fā)難度和開發(fā)周期。

對于status端口，作為輸出端，還是有必要關(guān)注一下。

也許你會問：這端口描述在手冊里有，你還啰嗦什么呢?

筆者擔(dān)心你沒看明白啊，萬一沒用好，你還得來找筆者交流，那我可要收費了。

俗話說，幫忙修改一行代碼，10元;技術(shù)指導(dǎo)，一次50元。

知識有時候挺廉價的，有時候卻也是救命的。

最終，詳細(xì)設(shè)計就靠自己了，等你調(diào)試成功了，記得來報喜。

一分耕耘，一分收獲。記得玩轉(zhuǎn)FPGA，千萬別從入門到放棄。

今天的SD-FEC技術(shù)分享到此結(jié)束了，歡迎大家留言，說說你的FPGA開發(fā)心得。

審核編輯：湯梓紅