1、产品描述
USRP7440基于第三代XILINX Zynq UltraScale+ RFSoC架构，它将射频ADC、DAC、ARM、FPGA等集成一体，瞬时带宽可以达到2.5GHz，尤其适合于射频直采应用，比如通信与雷达。
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第一代RFSOC高达4GHz
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8x
或
16x 6.554GSPS DAC
•
8x 4.096GSPS
或16x 2.058GSPS ADC |
第二代RFSOC高达5GHz
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16x 6.554GSPS DAC
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16x 2.220GSPS ADC
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第三代RFSOC高达6GHz
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8x
或
16x 9.851GSPS DAC
•
高达
8x 5.0GSPS
或 16x 2.5GSPS 的 ADC |
USRP7440采用第三代RFSOC芯片XCZU47DR-FFVG1517，其ADC最大支持5.0GSPS，DAC最大支持9.8GSPS，支持8路 14bit ADC，8路14bit DAC，仪表级的高速ADC与DAC，可实现2.5G的实时带宽，它不但可以满足现有各类商用协议的最高带宽要求，也可以支持包括6G、卫星通信、太赫兹等超高带宽的场景。
Zynq UltraScale+ RFSoC产品系列可为部署5G无线通信系统、有线电视接入、高级相控阵雷达解决方案，以及包括测量测试和卫星通信在内的其它应用，提供所需的广泛频段覆盖范围。通过取代分立式组件，这些器件可将功耗及封装尺寸锐降50%，是电信运营商部署5G系统实现大规模多输入多输出基站的理想选择。
2、系统框图
3、指标特征
| RFSOCSOC主处理器：XCZU47DR-FFVG1517 | 射频通路：8收8发 |
| 最大工作频率：6GHz | 幅度平坦度：≤2dB@1GHz带宽 |
| 最大允许输入功率：14.6dBm | 最大输出功率：6dBm |
| 接收SFDR：≥60dBc | 发射SFDR：≥55dBc |
| 接收杂散：≤-70dBc | 发射带外杂散：≤-75dBm/MHz |
| 接收NSD：≤-140dBFs/Hz | 发射NSD：≤-150dBm/Hz |
| 接收HD2：≤-55dBc；接收HD3：≤-60dBc | 发射HD2：≤-50dBc；发射HD3：≤-50dBc |
| 接收IM3：≤-65dBc | 发射IM3：≤-55dBc |
| 灵敏度：-60dBm（BW=20MHz） | EVM：0.7% |
| 通道隔离度：≤-70dBc | 通道相位差：≤1° |
| 高速ADC：14bit，采样率可配置 | 高速DAC：14bit，采样率可配置 |
| 数据接口： 1*千兆网、2*100G QSFP+（兼容40G） 1*10G SFP+、1*TF卡、1*USB3.0、12*GPIOs 1*USB-UART/JTAG | 存储空间： PS端DDR4：4GByte*1@64bit 2400MT/s PL端DDR4：4GByte*2@64bit 2666MT/s eMMC：64GBytes QSPI Flash：64MByte |
| 同步接口：支持参考时钟输入输出 | 功耗：＜65W |
| 供电：DC 9~14V（典型12V） | 尺寸：340mm*260mm*74mm |
| 工作温度：-40℃～60℃ | 工作湿度：2%～95%（25℃），无凝结 |
4、 整机功能指标
| 项目 | 功能描述 | |
| 通道数量 | 8路接收，8路发送，支持多通道相位同步功能 | |
| 工作模式 | FDD/TDD模式 | |
| 通信带宽 | 单通道最高实时带宽2GHz | |
| 外参考 | 支持外部参考时钟输入 | |
| 增益控制 | 支持AGC和MGC | |
| 信号采集 | 支持1-8任意通道数据采集上传，需搭配前传卡并配合bhSDR Studio软件 | |
| 接收采样率 | 支持动态采样率配置 ADC最大5GSPS，可支持的插值或抽取模式为x1,x2,x3,x4,x5,x6,x8,x10,x12,x16,x20,x24,x40 | |
| 回放采样率 | 支持动态采样率配置 DAC最大9.8GSPS，可支持的插值或抽取模式为x1,x2,x3,x4,x5,x6,x8,x10,x12,x16,x20,x24,x40 | |
| 信号回放 | 支持1-8个任意通道数据回放，需搭配前传卡并配合bhSDR Studio软件 | |
| 信号源 | 支持产生单音、多音、AM、FM、BPSK、QPSK、QAM等多种信号并发送，搭配前传卡并配合bhSDR VSG软件 | |
| 频谱分析 | 支持简易频谱分析显示, 搭配前传卡并配合bhSDR Studio软件 | |
| 数据存储 | 支持1-8通道数据连续采集并存储；选配存储模块，或搭配前传卡数据存储 | |
| 通信仿真 | 支持Matlab通信仿真，具备单音、典型波形收发案例 | |
| 协议栈 | 支持5G OAI协议栈 | |
| 数据通信 接口 | 光纤接口 | 两路100Gbps/40Gbps QSFP+光纤接口 |
| 万兆网 | 支持10Gbps,单路 | |
| 千兆网 | 一路10/100/1000Mbps自适应以太网接口 | |
| USB | 一路USB3.0接口 | |
5、 功能特点
5.1、超高瞬时带宽至2GHz
对于WIFI6信号最高160MHz带宽，WIFI7最高320MHz，5G毫米波最高达800MHz，卫星通信领域带宽通常需要960MHz。对于频谱对抗、阵列与相控雷达、信道仿真，则带宽越宽越好，可能需要高达2GHz。对于频谱对抗与侦查，射频直采的记录与领域，超大带宽也可以全面的对信号进行收集处理，可以替代传统的多种高端仪器或分布式设备。
5.2、8收8发的多通道支持
USRP7440平台提供8路发送与8路接收，无论是通道数量或者是瞬时带宽，均达到了国内软无产品的高端水平。USRP7440的每个通道都是独立的，即每个通道都可以调谐到不同的频率，用于频分复用（FDD）应用或同时仿真多个信号。通道还可以通过恒温晶振，内部GPS带驯服功能振荡器（GPSDO）用于高精度的同步时间戳，对外可提供10MHz 参考和秒脉冲（1PPS），用于多设备分布式的射频信号采集与分析。
5.3、高性能的基带单元
USRP7440平台采用XCZU47DR作为主处理器，具有丰富的片上资源，包括可4核的ARM Cortex-A53处理器核心，2核的ARM Cortex-R5实时处理器核心，双核的ARM Mali-400 MP2 GPU。
XCZU47DR也拥有丰富的FPGA逻辑资源，包括930K逻辑单元，4272个DSP资源等。
USRP7440提供三组64位宽的DDR4内存，其中PS端一组的运行频率为2400MT/s，PL端两组的运行频率为2666MT/s，可以充分满足高并发的数据吞吐需求。
5.4、高速交互接口
USRP7440平台提供2个100G QSFP+光口（可兼容40G）以及1路10G SFP+光口，通过与硬件加速卡互联，可用于将数据高速并行的传输到其它计算单元。
通过FPGA硬件加速卡，将100G光口转换成了PCIe3.0接口，并且提供了完善驱动和API接口库，用户可以直接调用接口函数来获取数据，可以支持100G接口的满速率通信。硬件加速卡FPGA采用开放接口，支持用户自己二次开发，使用户可以在加速卡上部署自己的算法功能。
BAC500硬件加速卡采用Xilinx Ultrascale+系列FPGA的VU9P/VU13P作为加速芯片，该芯片采用16nm工艺，提供了丰富的片上逻辑资源。
5.5、支持各类软件包
USRP7440平台提供八通道射频记录、回放，以及频谱观测软件工具bhSDR Studio；支持bhSDR Matlab直接连接进行无线系统仿真；支持多通道同步校准与补偿工具包；面向5G领域，基于OAI协议栈提供基站（含CU+DU）、一体化核心网及UE软件套件。
得益于USRP7440的多通道与大带宽特性，它尤其适用于卫星通信领域、毫米波以及太赫兹研究。
6、应用领域
6.1、5G及LTE无线技术
通过Zynq RFSoC，无线基础设施制造商可实现显著的占板面积及功耗减少，这对Massive MIMO 部署至关重要。
6.2、相控阵雷达/数字阵雷达
作为面向可扩展、多功能、相控阵雷达的单芯片TRX解决方案，Zynq UltraScale+ RFSoC能够在预警场景下实现低时延收发，获得最佳响应时间。
6.3、测试与测量
通过在Zynq UltraScale+ RFSoC中使用直接RF采样、高灵活、可重构逻辑及软件可编程性，为信号生成和信号分析构建高速度的多功能仪器。
7、bhSDR系列硬件选型表
| 产品系列 | USRP4120 | UCRP4320 | USRP6330 | USRP7440 | |
| 板载处理器 | ZC7020 | ZU19EG | ZU15EG | XCZU47DR | |
| 射频收发器 | AD9361 | 2*ADRV9009 | 2*ADRV9026 | XCZU47DR | |
| 射频带宽 （Hz） | 接收 | 200K~56M | 200M | 200M | 2G |
| 发射 | 200K~56M | 450M | 450M | 6G | |
| 射频通路 | 接收 | 2 | 4 | 8 | 8 |
| 发射 | 2 | 4 | 8 | 8 | |
| 主机接口 | PCIe电缆 | ● | |||
| USB3.0 | ● | ●(2) | ● | ||
| 1G以太网 | ● | ● | ● | ● | |
| 10G SFP+ | ●(4) | ● | |||
| 40G QSFP | ● | ●(2) | |||
| 100G QSFP | |||||
| 外设接口 | GPIO | ●(12) | ●(12) | ||
| GPSBD | ○ | ○ | ○ | ||
| GPU | ○ | ||||
| TF卡 | ● | ● | ● | ||
| TRIG IN | ● | ● | |||
| TRIG OUT | ● | ● | |||
| REFIN | ● | ● | |||
| REFOUT | ● | ||||
| HDMI | ○ | ||||
| UART | ● | ● | ● | ● | |
注：○ 表示选配
bhSDR系列产品不仅提供通用化的硬件平台，还提供系列软件产品：
● bhSDR Studio：用于软件无线电系统调测以及射频直采和回放、观测
● bhSDR VSG：矢量信号源生成软件，可替代大部分中低端信号源功能
● bhSDR Driver：提供开源的bhSDR通信与控制接口，用户可进行二次开发
● bhSDR Matlab：连接bhSDR系列硬件与Matlab软件进行直观实时仿真
● bhSDR Ai：提供了基于AI的信号处理框架与软件
同时，面向5G、6G、雷达、卫星通道、毫米波通信、高清图传等领域，bhSDR也提供完整的软件解决方案，以加速用户产品的快速成型。
彬鸿科技-无线电平台方案引领者
http://www.binhong-tech.com/
