（赵法彬/数字通信世界）如今，5G正在经历第二波的大规模的部署，出现了很多新的要求：每个通道需要处理更多信息，需要有更高的瞬时带宽，需要有更高的集成度水平，另外还需要降低功耗，需要有更高的容量和更低的成本，等等。这就需要一个全新的平台来支持这些需求，而且这个平台必须是高度集成的类似ASIC，但是同时又可以实现可编程，才可以满足这些需求。

为解决大规模部署5G NR而生
随着 5G 相关市场需求日益演进，集成式 RF 解决方案也需不断适应未来标准。2020 年 10 月 28 日，赛灵思公司（Xilinx, Inc.，(NASDAQ: XLNX)）宣布推出 Zynq RFSoC DFE，这是一类全新的具有突破性意义的自适应无线电平台，旨在满足不断演进的 5G NR 无线应用标准。与4G相比，5G将更加复杂且包含多种多样的用例和新兴需求，需要自适应平台来支持多种多样用例的演进发展。因此，5G 无线电所需的解决方案不仅要满足广泛部署所提出的带宽、功耗和成本挑战，还必须适应三大关键 5G 用例：增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）以及超可靠低时延通信（URLLC）。此外，解决方案必须能够随不断演进的 5G 标准进行扩展，如 OpenRAN（ O-RAN ）、全新的颠覆性 5G 商业模式。Xilinx公司有线与无线事业部高级总监Gilles Garcia表示，Zynq RFSoC DFE就是赛灵思专为满足上述需求量身定做的。

 
Xilinx公司有线与无线事业部高级总监Gilles Garcia

5G市场变革催生出新的运营商和提供商，5G将带来新的商业模式和竞争，主要体现在以下三个方面：一是O-RAN 和 TIP 正在打破现有的商业模式，催生出规模更小、更多样化的供应商；二是颠覆性的运营商、MVNO、有线电视和卫星电视正在获取频谱并成为移动运营商；三是私有网络将充分利用5G的优势为企业客户打造独特的解决方案。Gilles Garcia说，Zynq RFSoC DFE 实现了硬化和自适应可编程逻辑之间的平衡，是一款兼具通常 ASIC 才具有的成本优势以及 FPGA 才拥有的设计灵活性和定制化优势的独特产品，能够满足传统的供应商和新的提供商，包括运营商和OEM厂商多种无线方面的需求。

 
赛灵思为 5G 无线电大规模部署推出突破性 Zynq RFSoC DFE

Zynq RFSoC DFE 集成了针对 5G NR 性能与节电要求而硬化的 DFE 应用专用模块，同时还提供了结合可编程自适应逻辑的灵活性，从而为日益发展的 5G 3GPP 和 O-RAN 无线电架构提供了面向未来的解决方案。Gilles Garcia表示，第一，即使5G大规模的部署，4G也不会消失，运营商希望无线电能够同时支持4G和5G，即多模式，Zynq RFSoC DFE可在单个无线电单元上，为多模式包括LTE、5G、RAN共享提供支撑。第二，5G需要瞬时的带宽增加，而且对单位功耗性能要求也提高了，Zynq RFSoC DFE 硬化的无线电内核改善了性能和功耗，使其能与ASIC 相媲美。第三，分布式单元和无线电单元之间会有基带的分裂，也就是需要在无线电单元和分布式单元之间灵活地分割基带处理，Zynq RFSoC DFE就能够做到这一点。第四，5G频谱在不断变化，Zynq RFSoC DFE 在 FR1 和优化毫米波接口中提供直接 RF 多频段（三频段）。
与上一代产品相比，Zynq RFSoC DFE 的单位功耗性能提升高达两倍，并且能够从小蜂窝扩展至大规模 MIMO（ mMIMO ）宏蜂窝。该解决方案是业界唯一一款直接 RF 采样平台，能够在所有 FR1 频带和新兴频带（最高可达 7.125GHz）内实现载波聚合/共享、多模式、多频带 400MHz 瞬时带宽。当用作毫米波中频收发器时，Zynq RFSoC DFE 可提供高达 1600 MHz 的瞬时带宽。Zynq RFSoC DFE 的架构支持客户绕过或定制硬化的 IP 模块。例如，客户既可以利用支持现有和新兴 GaN Pas 的赛灵思经现场验证的 DPD，也可以插入其自有的独特 DPD IP。Gilles Garcia强调，我们现在集成到FDE里面的硬化IP，其实在之前几代的RFSoC里面是以软IP的形式存在的，是存在于可编程的逻辑中，而且是经过3GPP认证和验证的，并且是经过实地部署的，说明我们有能力去配置这些硬化的IP，在DFE里面实现类似ASIC的功能，既支持4GLTE，也支持5GNR。硬化的IP内核的功能有RF AIC和ADC，能够实现7.125GHz的RF带宽；数字预失真技术可以支持传统和新型高达400MHz的GaN PA；由于它集成了硬化的模块，可以实现高达400MHz的瞬时带宽；因为DUC和DDC技术，它可以实现多载波、多频段支持；因为有信号处理的IP，它可以实现重采样和均衡器，可以根据3GPP标准实现非常干净的信号。
 

兼有FPGA与ASIC的技术优势
随着 5G 商业部署和新用例持续演进，对于整个供应链而言，如何为供应商提供灵活的组件以创建具有成本效益、适应性强且面向未来的设备十分关键。尤其是 Open RAN，其在这方面的要求更高，灵活的设计对其成功至关重要。Zynq RFSoC DFE 实现了硬化和自适应可编程逻辑之间的平衡，是一款兼具通常 ASIC 才具有的成本优势以及 FPGA 才拥有的设计灵活性和定制化优势的独特产品。Zynq RFSoC DFE融合了适应不断演进的5G 标准的灵活性，以及旨在实现高性能、低功耗与高成本效益的硬化无线电数字前端。它将硬化的数字前端（ DFE ）模块与灵活应变的可编程逻辑相结合，为涵盖低、中、高频段频谱的广泛用例打造了高性能、低功耗且经济高效的 5G NR 无线电解决方案。Zynq RFSoC DFE 在采用硬化模块的 ASIC 的成本效益与可编程与自适应 SoC 的灵活性、可扩展性及上市时间优势之间，实现了最佳技术平衡。
Gilles Garcia告诉记者，我们看到5G还在不断地进化，而且出现了很多新的用例，在这个过程当中，很多的边界也不断地模糊，尤其是ASIC的战略也显得不那么可行。从4G到5G，ASIC从经济上来讲，开始变得不经济，比如成本会增长三倍，另外在可行性方面，也使得ASIC战略在5G市场上越来越难以生存。而且5G带来了很多的碎片化，很多新的用例就不再支持ASIC的这个战略。另外，由于5G的标准也在不断地演化，5G市场也非常的复杂，ASIC需要两年以上的周期，这也太长了。可能有一些大型的硬件OEM厂商会继续实施ASIC战略，特别是在一些大容量的无线电方面，但是我们的DFE有很多ASIC的IP，它在功耗和性能方面非常优越，同时还能够支持5G的大规模部署和用例，将来能大大减少ASIC的使用数量。Gilles Garcia预计，5G在未来10年还会不断升级，随着5G的演进，很多原来采用ASIC战略的客户就会遇到很多困难，而Zynq RFSoC DFE对他们来说是一种最好的解决方案，首先它可以让客户的总体成本很低，而且性能和功能非常优越，还能大大地加速上市的速度。其次，我们的DFE也能够支持各个层级的无线电规模，既可以支持大规模MIMO宏蜂窝，实现全SUB-7GHz的直接IF，也可以支持多模式的宏蜂窝、5G和4G LTE。另外，还有固定无线接入IF数字收发器毫米波频谱和小蜂窝的节点，实现低功耗、低成本的单芯片无线电。
那么，Zynq RFSoC DFE是如何做到灵活满足不断演进发展的5G NR无线应用标准？而且又是如何实现高性能、低功耗的？Gilles Garcia回答说，把IP转入硬化的内核之后，其功耗就降低了，从软到硬的过程节约的功耗高达80%；另外，硬化之后其自适应的逻辑器也减少了，也能够降低功耗，但是同时处理DUC与ADC有所增加，所以总体均衡下来功耗降低50%。我们一直希望能够为产品找到高性能、低功耗、低成本这样的一种平衡，于是就在我们的模块中观察有哪些IP是适于硬化的，哪些还是继续进行可编程逻辑的，即软逻辑这种状态。我们看到在这些IP中，DFE的链是比较稳定的，这也是在3GPP的标准里面比较稳定的一部分，所以我们就根据第16版和第17版的发布来做了这个DFE。当然，我们预计第18版还是会加入一些新的功能，到时候我们也会对DFE做进一步的更新。所以这也是为什么我们选择保留一部分可编程逻辑，并没有把它做成纯的ASIC原因。我们知道无论是运营商还是OEM厂商，都要实现差异化，都有具体的用例和应用，希望它能够针对性地解决问题，所以我们还是允许存在这种可编程的逻辑，无论是哪个模块的输入输出，我们既可以越过它，也可以对它进行补充，这就使得我们的DFE生命周期非常长。它能够结合FPGA与ASIC两者的优势，硬化了的IP让其具有低功耗、高性能的优势，同时又兼具可编程逻辑的灵活性与进化性，还可以让我们不断地为硬化的IP进行补充。
最后，Gilles Garcia总结说，Zynq RFSoC DFE结合了ASIC和FPGA这两种器件的长处，包括ASIC的成本、性能、功耗以及FPGA的自适应硬件和上市进程，它能够实现非常高的计算量，同时还能够非常好地节约功耗，既能够保持FPGA的价值，也能够实现ASIC在成本性能和功耗上的优势。Zynq RFSoC DFE集成了无线的硬化的IP，而且能够实现两倍的单位功耗性能，同时又保留了赛灵思FPGA的基因，它是一种新型的产品，极具竞争力。