[发明专利]一种基于FPGA的通信基带的一体化验证平台

说明书

 

技术领域

本发明涉及通信基带功能仿真及性能验证技术领域，更具体地，涉及一种基于FPGA的通信基带的一体化验证平台。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的广泛应用，无线通信芯片设计发展迅速，而通信芯片设计中最重要的一环就是通信基带的设计。设计过程中，基带能否正常工作，是否达到预期的功能，则需要相应的验证和测试平台来检测。目前已有的基带验证平台方法主要有两种，第一种就是利用软件仿真，通过软件建模模拟通信系统，进行相应的基带算法验证。第二种就是将基带算法用硬件编程语言写好后，下载到FPGA板上，在实际通信环境下，直接进行硬件验证。这两种方法是目前基带验证中常用的方式，一般通信基带设计都会用到这两种方法，首先在前期用高级语言（C，C++，Matlab）进行算法的软件仿真验证，验证通过后，再将高级语言转换成硬件编程语言（Verilog，VHDL）下载在FPGA板上，进行实际通信环境的检测。

芯片验证是整个芯片设计的关键步骤，关系到整个芯片设计任务的成败，这两种芯片验证方法是目前芯片验证技术中常用的验证方法。

上面提到的目前的两种常用验证方法，第一种利用软件仿真验证能够有效的和快捷的验证出基带算法的正确性。验证步骤首先是使用高级语言（如C++，Matlab）将基带的各个模块（如映射与解映射模块）的算法写出来，然后将写出来的模块利用仿真软件（如Simulink）进行模拟通信环境下的仿真验证。在仿真时，需要对无线通信环境进行信道建模，模拟出信道噪声、信道衰落以信道干扰等情况。由于通信环境是近似模拟出来的，同时对于某些因素如收发机两端载波频率频偏是难于模拟的，所以软件仿真不能完全真实反应出信道的通信情况，导致验证的结果真实性不足。

第二种硬件验证方式，是等基带所有模块全部通过上述软件仿真验证后，再用相应的EDA设计软件（如Quartus）将其各个模块用硬件编程语言（如VHDL、Verilog）描述，然后再将其加载到FPGA开发板进行相应的硬件验证。这种基带验证方式能在实际的通信环境下，对设计好的整个基带模块进行验证，但是该验证方式存在验证数据显示不直观，且灵活性差的缺点。数据显示不直观，体现在我们需要使用相应的测试仪器（如频谱测试仪、示波器等）来对通信中的数据进行实时监测，而灵活性差则体现在需要等所有基带模块的硬件设计都完成后，才能统一对整个基带系统进行硬件验证，而不能对基带系统中的单一模块进行验证，这样就会导致当基带通信模块出现错误时，不能快速精确定位到是哪个模块出现异常。

上述第一种软件验证方式不能完全真实反应出实际通信环境下的结果，而第二种硬件验证方式技术不能让设计工程师及时且直观的发现设计过程中各个基带模块出现的问题，从而导致设计效率低下。同时由于这两种验证方式，一个是在基带芯片算法前端设计时的验证，一个是在基带芯片设计硬件语言设计完成后进行的验证，这两种验证方法不能同时结合起来对基带模块的软件验证结果和硬件验证结果进行实时的对比分析。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种通信基带的一体化验证平台，实现同时对基带模块进行软件验证和硬件验证，并直观显示硬件验证数据，利于设计人员精确定位出错位置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于FPGA的通信基带的一体化验证平台，包括软件基带处理模块、硬件基带处理模块和射频模块，所述软件基带处理模块通过采用UDP传输协议的以太网与硬件基带处理模块连接，硬件基带处理模块通过AD/DA转换器与射频模块连接；

所述硬件基带处理模块包括发送硬件基带处理单元和接收硬件基带处理单元，射频模块包括射频发送单元和射频接收单元；所述发送硬件基带处理单元通过DA转换器与射频发送单元连接，接收硬件基带处理单元通过AD转换器与射频接收单元连接；

所述发送硬件基带处理单元包括微控制器MCU、以太网物理层PHY、以太网控制器MAC，数据存储控制器DSC，发送FIFO子单元和发送基带子单元，以太网物理层PHY 的输出端与以太网控制器MAC的输入端连接，以太网控制器MAC的输出端与数据存储控制器DSC的输入端连接，数据存储控制器DSC的输出端与发送FIFO子单元的输入端连接，发送FIFO子单元的输出端与发送基带子单元的输入端连接，发送基带子单元的输出端通过DA转换器与射频发送单元连接；微控制器MCU分别与太网控制器MAC，数据存储控制器DSC连接，所述以太网控制器MAC中还设有广播包过滤器；