FPGA有助于创建更绿色的ORAN网络

ORAN实现的另一个关键方面是精确的时间同步，特别是在5G环境中，精确的定时、频率和相位对准对于数据传输、切换以及无线单元和分布式单元之间的协调至关重要。通过FPGA实现安全的IEEE 1588v2是这一领域的重大进展。

现代FPGA解决方案(如莱迪思CertusPro™-NX FPGA)通过复杂的硬件配置提供全面的定时支持，包括PCIe x4 Gen 2支持、多个SFP以太网端口、高级定时功能以及对IEEE 1588-2019技术规范和ITU-T配置文件(G.8265.1、G8275.1、G.8275.2)的兼容支持。基于FPGA的定时解决方案集成了网络时钟同步器(DPLL)、Stratum 3E OCXO和GNSS定时模块等关键组件，确保了整个网络的精确同步。

该实施方案通过HMAC-SHA256-128算法提供了源验证、信息完整性和重放攻击保护，并采用了强大的密钥管理和分发程序，确保了共享机密在所有PTP节点的安全分发和可用性。

功耗已成为网络设计中的一个重要考虑因素。FPGA有助于创建更绿色的ORAN网络，特别是在小基站部署中。FPGA可在L1/L2/L3和天线系统之间提供高效桥接。例如，低功耗和小尺寸FPGA可降低总体功耗和设计占用面积，并在使用PCIe和JESD接口时简化热管理要求。

小蜂窝是5G ORAN网络不可或缺的组成部分，其部署成功与否在很大程度上取决于灵活、可重构和低功耗的解决方案。在小蜂窝设计中集成FPGA可在保持低功耗的同时实现高速数据传输。这一点在现代小型蜂窝开发板中尤为明显，这些开发板结合了多种功能，包括Layerscape®处理器、基带处理器和RFFE组件，它们都通过FPGA技术进行协调。

FPGA的集成能力可将多种功能整合到单个芯片上，从而减少BOM成本、简化网络设计并降低要求变化和5G技术演进相关的成本和风险。这种集成对于提高小蜂窝部署的成本效益和扩大规模至关重要。FPGA减少了管理电源和冷却所需的额外组件，从而大大降低了总体拥有成本和对环境的影响。

塑造电信业的未来

事实证明，FPGA是实现开放、灵活和高效ORAN网络愿景的基础。FPGA将可重构性、处理能力和低功耗独特地结合在一起，解决了现代电信基础设施所面临的关键挑战。随着行业的不断发展，FPGA将在实现新用例和满足未来需求方面发挥越来越重要的作用。

上文提到的主要电信供应商的成功案例表明，FPGA不仅仅是理论上的解决方案，而且是ORAN实施的实际推动因素。FPGA能够支持安全、高性能和高能效的操作，因此对于希望部署灵活且面向未来的ORAN解决方案的网络运营商来说，FPGA价值很大。

展望未来，通信行业必须继续在网络设计中优先考虑安全性、灵活性和可持续性。FPGA为实现这些目标奠定了基础，同时支持通信行业向开放式、分解式网络架构过渡。通过利用FPGA技术，网络运营商可以构建既安全又环保的ORAN网络，为更环保、更灵活的电信行业未来发展铺平道路。

STM32与FPGA连接所示，由于ARM与FPGA的相互通信直接影响着控制器的性能，所以该并行总线的设计就成为一个非常关键的问题。该总线可以包括芯片的地址总线(ADDR[021])、数据总线(DB[015])、控制总线、复位信号(nRST)以及中断信号线(INT)，其中控制总线包括使能信号(nOE)、片选信号(nCS)、读信号(nRD)、写信号(nWE)，这样做的好处是，将FPGA芯片存储器化，即STM32可通过对特定地址的访问来控制FPGA工作，并且可通过共同的复位信号将STM32与FPGA芯片同时复位，尽量避免总线竞争和冒险现象的出现。

STM32与FPGA同时接收命令，在解析完命令后，FPGA应在规定的时间内发送数据，FH认组帧完成时，发出INT信号至黜2申请中断。如果STM32在规定时间内没有接收到FPGA发来的INT信号，将开始计时，计时时间内未能接收INT信号，STM32将停止FPGA供电电源工作，由STM32代替FPGA工作，保证整个系统能稳定进行。

5 系统测试

编码器所示。测试时搭建一对编码、译码器，采用12 V的直流电源供电。待 发数据为208 bits，即208’ b00000000_10010010_01100100_10011001_00100110_01001001_10010010_01100100_10011001_00100110_01001001

_10010010_01100100_10011001_00100110_01001001_10010010_01100100_10011001_00100110_01001001_10010010

_01100100_10011001_00100111_00111111;显示了测试中利用SignalTap II截取经卷积编码后输出的部分信号波形。其中z为串行输人数据，yt为卷积编码后输出的数据。数据经无线发送后，经Viterbi译码，仿真图形如图11所示，编码器发送的数据为208 bit S，data_out为译码输出的部分数据，译码数据与发送端的高低位顺序相反。由于数据经发送后，高低位互换，只截取了经Viterbi译码后的高27位的译码结果。经多次测试，数据传输正常，在少量不连续的错码情况下，系统能够

在无线分布式采集系统设计中，采用了基于卷积编码、Viterbi译码的编码和互为备份的双通道传输方案，利用了FPGA内丰富的逻辑资源以及存储资源，实现了数据的远距离同步可靠传输。加入备份数据通道后，通过FPGA内部逻辑控制，在硬件上实现了对两路数据的实时校验及自动判选，提高了系统的稳定性和可靠性。相比于“备份-重传”等机制，该方法实现简单、实时性好，即使某一通道不能正常工作，系统仍能正常进行。该无线分布采集系统，满足了现在同步触发和数据量不大情况下的传输。本文提出的互为备份的双通道编解码、数据冗余传输机制，亦可应用相关无线传输领域，以提高远距离数据传输的可靠性和稳定性。

FPGA(现场可编程门阵列)作为一种高度灵活的硬件平台，其在数据采集和处理领域的应用日益广泛。针对FPGA是否能采集Wifi,Zigbee,蓝牙,2.4G射频等数据的问题，以下进行详细分析。

一、FPGA的数据采集能力

FPGA具有强大的并行处理能力和高度的可配置性，使其能够适应多种数据采集和处理需求。通过适当的硬件设计和软件编程，FPGA可以实现对不同频率、不同调制方式的无线信号的采集。

二、针对特定无线技术的数据采集

1.Wifi：Wifi信号工作在2.4GHz或5GHz频段，FPGA可以通过配备相应的射频接收模块和信号处理算法，实现对Wifi信号的采集和解调。

2.Zigbee：Zigbee是一种低功耗、低速率的无线通信技术，FPGA同样可以通过适配的射频模块和算法，实现对Zigbee信号的采集。

3.蓝牙：蓝牙技术广泛应用于短距离无线通信，FPGA可以通过集成蓝牙接收模块或利用现有的蓝牙芯片与FPGA的接口，实现蓝牙数据的采集。

4.2.4G射频：2.4G射频信号是许多无线设备(如无线鼠标、键盘、遥控器等)使用的频段，FPGA可以通过设计相应的射频接收电路和信号处理算法，实现对2.4G射频信号的采集。

三、总结

综上所述，FPGA通过适当的硬件设计和软件编程，能够采集包括Wifi,Zigbee,蓝牙以及2.4G射频等在内的多种无线数据。其强大的并行处理能力和高度的可配置性，使得FPGA在无线数据采集和处理领域具有广泛的应用前景。