用于無線基礎設備中數據轉換器和低成本FPGA的JESD204A

　　引言

　　隨著人們訂購無線服務數量的激增、各種服務類型的多樣化，以及更低的便攜式設備接入因特網的費用，使得對于增加基礎設施容量的需求日益明顯。3G智能手機、3G上網本和3G平板電腦是引發對于無線數據服務和基站容量的爆炸性需求的主要推動力。將性能疊加到現有的無線寬帶設備，例如：HSPA+和EV-DO(即3G+)，已經解決了一部分數據吞吐量的需要，但因為服務速度慢，無線服務供應商仍飽受用戶指責，尤其是在大城市中，用戶不滿的情況更加嚴重。

　　無線運營商有向更高帶寬服務發展的計劃，如：LTE和LTE-Advanced，以應對這一挑戰;但是，部署這些4G技術還需要幾年時間，然而與此同時數據吞吐量的要求卻還在不斷上升。當全球的“桌上型”無線寬帶服務需求無所不在時(據業內分析師預測這一現象將在今后6年內出現)，無線服務供應商仍將面臨提高基站密度的壓力。大量增加基礎設施的需求以及本地市場的激烈競爭將使得基站OEM廠商面臨提價壓力。

　　以更低功耗和價格來增加容量——是神話還是現實?

　　過去，在遠程通信行業更高性能的基站收發臺(BTS)通常需要消耗更多電能和更高的總擁有成本。然而，未來這一情況將有望改變。在亞洲和非洲，Green field 3G和增強型3G的部署將引發殘酷的降價及能耗壓力，這很可能會波及整個無線基礎設施市場。對于無線基礎設施OEM廠商來說，關鍵的是要通過降低基站元器件材料成本，維持和增強盈利能力。如圖1所示，降低元器件材料成本的一種方法是從傳統的、單一基站部署轉變為分布式部署模型。

　　圖1——基站網絡的演變

　　這種拓撲結構解決了上文中提到的一些挑戰，并且也促進了基于SERDES的邏輯器件的使用和這類器件應用的成熟化，用以支持從RRU(射頻拉遠單元)到BTS的光纖數據傳輸。然而，由于射頻拉遠單元所包含的射頻和數據轉換設備，其成本仍占了BTS的元器件材料總成本中的很大部分。一類更低成本、低功耗的新型FPGA，如LatticeECP3器件，可通過與集成了支持CPRI和OBSAI基帶接口的SERDES相結合，提供靈活的數據處理能力，并且降低射頻拉遠單元的總成本。但是，增加數據吞吐量的需求已經使得對于傳統并行數據轉換器接口的各方面要求都逼近其極限，諸如：性能、印刷電路板布局的復雜性和制造成本以及維護數據完整性所需的努力。這些挑戰導致了在實際RRU數據轉換器和數據處理FPGA之間的SERDES功能需要從BTS接口遷移到數字數據/控制接口，如圖2所示。JEDEC JC-16協會于2008年發布了這種新型接口的開放的行業標準，稱之為JESD204A，并為進一步降低射頻拉遠單元的元器件材料成本帶來了很大的希望。

　　Figure 2 – JESD204A Interface

　　圖2——JESD204A接口

　　目前，NXP半導體提供的CGVTM數據轉換器上的JESD204A接口是一種高速串行接口，使用兼容CML的差分信號和8B/10B編碼。目前的最高數據速率為3.125 Gbps，通過數據轉換器和FPGA之間的多路通道實現任意大小的系統帶寬，實現每個通道帶寬超過312.5兆字節/秒的數據速率。由于JESD204A支持精確的跨線同步，它本身還支持正交采樣，這對于以OFDM調制機制為基礎的3G和4G空中接口來說是非常必要的。