關(guān)于虹科智能感知虹科智能感知事業(yè)部專注于智能感知與機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，已經(jīng)和IDS，Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國(guó)際公司展開(kāi)深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá)，工業(yè)相機(jī)，視覺(jué)處理平臺(tái)，圖像采集卡及視覺(jué)系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國(guó)內(nèi)外專業(yè)協(xié)會(huì)和聯(lián)盟的活動(dòng)，我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累，公司定期與國(guó)內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。

01

在無(wú)線通信基站中使用的實(shí)時(shí)處理

隨著第五代無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)5G的推出，科學(xué)家們不斷研究提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)帶寬效率的方法。隨著自動(dòng)駕駛汽車(chē)等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 (IoT) 的激增，未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠與小區(qū)內(nèi)越來(lái)越多的終端實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有前途的技術(shù)之一是大規(guī)模 MIMO 基站（多輸入、多輸出）。大規(guī)模 MIMO 基站由數(shù)十或數(shù)百個(gè)天線陣列組成，這些天線與小區(qū)內(nèi)的大量終端同時(shí)通信。從小區(qū)中的每個(gè)終端接收到的信號(hào)由于其與基站的相對(duì)位置而具有特定的特征。SDMA（空分多址）是一種分析這些特性以相應(yīng)優(yōu)化下行鏈路傳輸?shù)姆椒ā＿@確保了陣列中所有天線的容量都被最大限度地利用，從而為小區(qū)中的所有終端提供最佳帶寬。

大規(guī)模 MIMO 天線開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是實(shí)時(shí)處理所有這些信號(hào)。由于小區(qū)內(nèi)的所有終端都連接到基站的所有天線，因此必須進(jìn)行復(fù)雜的編碼和解碼以將每個(gè)上行鏈路和下行鏈路信號(hào)的拼圖拼湊在一起。并且該處理必須盡可能快，因?yàn)橐苿?dòng)終端在小區(qū)內(nèi)永久改變位置。

02

突破無(wú)線通信的極限

由Caire教授領(lǐng)導(dǎo)的德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué) (TU) 電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系 (EECS) 的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在努力解決這些挑戰(zhàn)。Caire教授是世界公認(rèn)的通信研究領(lǐng)域杰出的科學(xué)家。該研究的目的是通過(guò)研究新概念并優(yōu)化它們以確定它們的基本限制，從而提高無(wú)線設(shè)備和系統(tǒng)的容量、功能和可靠性。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)性的大規(guī)模 MIMO 天線，以證明其概念的有效性。該研究成果及其概念驗(yàn)證將被業(yè)界用于開(kāi)發(fā)第五代和第六代移動(dòng)通信系統(tǒng)。

03

使用虹科FPGA技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理

為了尋找處理輸入信號(hào)的解決方案，柏林工業(yè)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)求助于虹科的合作伙伴。實(shí)驗(yàn)性的大規(guī)模 MIMO基站能夠同時(shí)與8個(gè)用戶終端進(jìn)行通信，其無(wú)線電資源少于傳統(tǒng)基站僅與單個(gè)用戶終端進(jìn)行通信所需的無(wú)線電資源。
所有天線信號(hào)和通信流都在單個(gè)高性能FPGA板上進(jìn)行處理，該板通過(guò)千兆位收發(fā)器和PCI express接口連接到無(wú)線電前端以及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。該解決方案確保了高吞吐量和極低的延遲，這是無(wú)線通信的關(guān)鍵點(diǎn)。為此，使用了英特爾的Arria10 FPGA，因?yàn)樗鼈兙哂懈吒↑c(diǎn)處理能力和數(shù)據(jù)通信性能。

圖：通信示意圖

04

可拓展技術(shù)

具有SDMA的大規(guī)模MIMO基站使用波束成形來(lái)將無(wú)線電發(fā)射定位到每個(gè)終端。這降低了傳輸所需的輻射功率，從而降低了干擾的風(fēng)險(xiǎn)。在陣列中添加天線可以提高波束形成的精度，從而提高基站的效率。
柏林工業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置，由Dr.-Ing 開(kāi)發(fā)。Andreas Benzin具有一組64根天線，僅用于一個(gè)FPGA 板用于信號(hào)處理。在實(shí)際實(shí)施中，我們的板卡可以同時(shí)處理多達(dá)192個(gè)天線。通過(guò)將FPGA板添加到系統(tǒng)中，可以輕松實(shí)現(xiàn)更大的基站。

05

使用一致的硬件和軟件輕松升級(jí)

多年來(lái)，我們團(tuán)隊(duì)一直在該研究團(tuán)隊(duì)身邊。 “當(dāng)時(shí)，我們ProcStar II板提供了大量高速通用FPGA信號(hào)，而ProcWizzard編程工具使其易于編程”。該團(tuán)隊(duì)可以從一開(kāi)始就專注于在FPGA上實(shí)現(xiàn)他們的信號(hào)處理算法。他們不需要浪費(fèi)時(shí)間開(kāi)發(fā)主機(jī)、驅(qū)動(dòng)程序等的外圍接口，因?yàn)檫@些都是由我們提供的。多年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)使用不斷更新中的FPGA硬件構(gòu)建了新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。遷移到最新的軟件平臺(tái)非常容易，因?yàn)橛布拍畋３植蛔儯⑶覐囊粋€(gè)平臺(tái)到另一個(gè)平臺(tái)維護(hù)相同的 API 套件。

虹科ProcWizard-FPGA開(kāi)發(fā)工具包

ProcWizard的主要功能包括

軟硬件自動(dòng)集成

自動(dòng)將Gidel的IP核集成到設(shè)計(jì)中

生成HDL代碼

生成第三方分區(qū)

生成C++應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)程序

生成文檔

硬件調(diào)試