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)器視覺領(lǐng)域，已經(jīng)和IDS，Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國際公司展開深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá)，工業(yè)相機(jī)，視覺處理平臺，圖像采集卡及視覺系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國內(nèi)外專業(yè)協(xié)會和聯(lián)盟的活動，我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累，公司定期與國內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。

01

在無線通信基站中使用的實(shí)時處理

隨著第五代無線通信標(biāo)準(zhǔn)5G的推出，科學(xué)家們不斷研究提高無線通信網(wǎng)絡(luò)帶寬效率的方法。隨著自動駕駛汽車等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 (IoT) 的激增，未來的通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠與小區(qū)內(nèi)越來越多的終端實(shí)時交換數(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)百個天線陣列組成，這些天線與小區(qū)內(nèi)的大量終端同時通信。從小區(qū)中的每個終端接收到的信號由于其與基站的相對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?。這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 天線開發(fā)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是實(shí)時處理所有這些信號。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上行鏈路和下行鏈路信號的拼圖拼湊在一起。并且該處理必須盡可能快，因?yàn)橐苿咏K端在小區(qū)內(nèi)永久改變位置。

02

突破無線通信的極限

由Caire教授領(lǐng)導(dǎo)的德國柏林工業(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)界用于開發(fā)第五代和第六代移動通信系統(tǒng)。

03

使用虹科FPGA技術(shù)進(jìn)行實(shí)時處理

為了尋找處理輸入信號的解決方案，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基站能夠同時與8個用戶終端進(jìn)行通信，其無線電資源少于傳統(tǒng)基站僅與單個用戶終端進(jìn)行通信所需的無線電資源。
所有天線信號和通信流都在單個高性能FPGA板上進(jìn)行處理，該板通過千兆位收發(fā)器和PCI express接口連接到無線電前端以及網(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將無線電發(fā)射定位到每個終端。這降低了傳輸所需的輻射功率，從而降低了干擾的風(fēng)險。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 開發(fā)。Andreas Benzin具有一組64根天線，僅用于一個FPGA 板用于信號處理。在實(shí)際實(shí)施中，我們的板卡可以同時處理多達(dá)192個天線。通過將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

多年來，我們團(tuán)隊(duì)一直在該研究團(tuán)隊(duì)身邊。 “當(dāng)時，我們ProcStar II板提供了大量高速通用FPGA信號，而ProcWizzard編程工具使其易于編程”。該團(tuán)隊(duì)可以從一開始就專注于在FPGA上實(shí)現(xiàn)他們的信號處理算法。他們不需要浪費(fèi)時間開發(fā)主機(jī)、驅(qū)動程序等的外圍接口，因?yàn)檫@些都是由我們提供的。多年來，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非常容易，因?yàn)橛布拍畋３植蛔?，并且從一個平臺到另一個平臺維護(hù)相同的 API 套件。

虹科ProcWizard-FPGA開發(fā)工具包

ProcWizard的主要功能包括

軟硬件自動集成

自動將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)動程序

生成文檔

硬件調(diào)試