USRP7440-通用軟件無線電平臺

1、產品描述

USRP7440基于第三代XILINX Zynq UltraScale+ RFSoC架構，它將射頻ADC、DAC、ARM、FPGA等集成一體，瞬時帶寬可以達到2.5GHz，尤其適合于射頻直采應用，比如通信與雷達。

第一代RFSOC高達4GHz

? 8x 或 16x 6.554GSPS DAC
? 8x 4.096GSPS

? ? ? ? ??或16x 2.058GSPS ADC

第二代RFSOC高達5GHz

? 16x 6.554GSPS DAC
? 16x 2.220GSPS ADC

第三代RFSOC高達6GHz

? 8x 或 16x 9.851GSPS DAC
? 高達 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，儀表級的高速ADC與DAC，可實現2.5G的實時帶寬，它不但可以滿足現有各類商用協議的最高帶寬要求，也可以支持包括6G、衛星通信、太赫茲等超高帶寬的場景。

Zynq UltraScale+ RFSoC產品系列可為部署5G無線通信系統、有線電視接入、高級相控陣雷達解決方案，以及包括測量測試和衛星通信在內的其它應用，提供所需的廣泛頻段覆蓋范圍。通過取代分立式組件，這些器件可將功耗及封裝尺寸銳降50%，是電信運營商部署5G系統實現大規模多輸入多輸出基站的理想選擇。

2、系統框圖

3、指標特征?

RFSOCSOC主處理器：XCZU47DR-FFVG1517

射頻通路：8收8發

最大工作頻率：6GHz

幅度平坦度：≤2dB@1GHz帶寬

最大允許輸入功率：14.6dBm

最大輸出功率：6dBm

接收SFDR：≥60dBc

發射SFDR：≥55dBc

接收雜散：≤-70dBc

發射帶外雜散：≤-75dBm/MHz

接收NSD：≤-140dBFs/Hz

發射NSD：≤-150dBm/Hz

接收HD2：≤-55dBc；接收HD3：≤-60dBc

發射HD2：≤-50dBc；發射HD3：≤-50dBc

接收IM3：≤-65dBc

發射IM3：≤-55dBc

靈敏度：-60dBm（BW=20MHz）

EVM：0.7%

通道隔離度：≤-70dBc

通道相位差：≤1°

高速ADC：14bit，采樣率可配置

高速DAC：14bit，采樣率可配置

數據接口：

1*千兆網、2*100G QSFP+（兼容40G）

1*10G SFP+、1*TF卡、1*USB3.0、12*GPIOs

1*USB-UART/JTAG

存儲空間：

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：支持參考時鐘輸入輸出

功耗：＜65W

供電：DC 9~14V（典型12V）

尺寸：340mm*260mm*74mm

工作溫度：-40℃～60℃

工作濕度：2%～95%（25℃），無凝結

4、 整機功能指標

項目

功能描述

通道數量

8路接收，8路發送，支持多通道相位同步功能

工作模式

FDD/TDD模式

通信帶寬

單通道最高實時帶寬2GHz

外參考

支持外部參考時鐘輸入

增益控制

支持AGC和MGC

信號采集

支持1-8任意通道數據采集上傳，需搭配前傳卡并配合bhSDR Studio軟件

接收采樣率

支持動態采樣率配置

ADC最大5GSPS，可支持的插值或抽取模式為x1,x2,x3,x4,x5,x6,x8,x10,x12,x16,x20,x24,x40

回放采樣率

支持動態采樣率配置

DAC最大9.8GSPS，可支持的插值或抽取模式為x1,x2,x3,x4,x5,x6,x8,x10,x12,x16,x20,x24,x40

信號回放

支持1-8個任意通道數據回放，需搭配前傳卡并配合bhSDR Studio軟件

信號源

支持產生單音、多音、AM、FM、BPSK、QPSK、QAM等多種信號并發送，搭配前傳卡并配合bhSDR VSG軟件

頻譜分析

支持簡易頻譜分析顯示, 搭配前傳卡并配合bhSDR Studio軟件

數據存儲

支持1-8通道數據連續采集并存儲；選配存儲模塊，或搭配前傳卡數據存儲

通信仿真

支持Matlab通信仿真，具備單音、典型波形收發案例

協議棧

支持5G OAI協議棧

數據通信

接口

光纖接口

兩路100Gbps/40Gbps QSFP+光纖接口

萬兆網

支持10Gbps,單路

千兆網

一路10/100/1000Mbps自適應以太網接口

USB

一路USB3.0接口

5、 功能特點

5.1、超高瞬時帶寬至2GHz ?

對于WIFI6信號最高160MHz帶寬，WIFI7最高320MHz，5G毫米波最高達800MHz，衛星通信領域帶寬通常需要960MHz。對于頻譜對抗、陣列與相控雷達、信道仿真，則帶寬越寬越好，可能需要高達2GHz。對于頻譜對抗與偵查，射頻直采的記錄與領域，超大帶寬也可以全面的對信號進行收集處理，可以替代傳統的多種高端儀器或分布式設備。

5.2、8收8發的多通道支持 ?

USRP7440平臺提供8路發送與8路接收，無論是通道數量或者是瞬時帶寬，均達到了國內軟無產品的高端水平。USRP7440的每個通道都是獨立的，即每個通道都可以調諧到不同的頻率，用于頻分復用（FDD）應用或同時仿真多個信號。通道還可以通過恒溫晶振，內部GPS帶馴服功能振蕩器（GPSDO）用于高精度的同步時間戳，對外可提供10MHz 參考和秒脈沖（1PPS），用于多設備分布式的射頻信號采集與分析。

5.3、高性能的基帶單元 ?

USRP7440平臺采用XCZU47DR作為主處理器，具有豐富的片上資源，包括可4核的ARM Cortex-A53處理器核心，2核的ARM Cortex-R5實時處理器核心，雙核的ARM Mali-400 MP2 GPU。

XCZU47DR也擁有豐富的FPGA邏輯資源，包括930K邏輯單元，4272個DSP資源等。

USRP7440提供三組64位寬的DDR4內存，其中PS端一組的運行頻率為2400MT/s，PL端兩組的運行頻率為2666MT/s，可以充分滿足高并發的數據吞吐需求。

?5.4、高速交互接口 ?

USRP7440平臺提供2個100G QSFP+光口（可兼容40G）以及1路10G SFP+光口，通過與硬件加速卡互聯，可用于將數據高速并行的傳輸到其它計算單元。

通過FPGA硬件加速卡，將100G光口轉換成了PCIe3.0接口，并且提供了完善驅動和API接口庫，用戶可以直接調用接口函數來獲取數據，可以支持100G接口的滿速率通信。硬件加速卡FPGA采用開放接口，支持用戶自己二次開發，使用戶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作為加速芯片，該芯片采用16nm工藝，提供了豐富的片上邏輯資源。

?5.5、支持各類軟件包 ?

USRP7440平臺提供八通道射頻記錄、回放，以及頻譜觀測軟件工具bhSDR Studio；支持bhSDR Matlab直接連接進行無線系統仿真；支持多通道同步校準與補償工具包；面向5G領域，基于OAI協議棧提供基站（含CU+DU）、一體化核心網及UE軟件套件。

得益于USRP7440的多通道與大帶寬特性，它尤其適用于衛星通信領域、毫米波以及太赫茲研究。

?6、應用領域

6.1、5G及LTE無線技術

通過Zynq RFSoC，無線基礎設施制造商可實現顯著的占板面積及功耗減少，這對Massive MIMO 部署至關重要。

6.2、相控陣雷達/數字陣雷達

作為面向可擴展、多功能、相控陣雷達的單芯片TRX解決方案，Zynq UltraScale+ RFSoC能夠在預警場景下實現低時延收發，獲得最佳響應時間。

6.3、測試與測量

通過在Zynq UltraScale+ RFSoC中使用直接RF采樣、高靈活、可重構邏輯及軟件可編程性，為信號生成和信號分析構建高速度的多功能儀器。

?7、bhSDR系列硬件選型表

產品系列

USRP4120

UCRP4320

USRP6330

USRP7440

板載處理器

ZC7020

ZU19EG

ZU15EG

XCZU47DR

射頻收發器

AD9361

2*ADRV9009

2*ADRV9026

XCZU47DR

射頻帶寬

（Hz）

接收

200K~56M

200M

200M

2G

發射

200K~56M

450M

450M

6G

射頻通路

接收

2

4

8

8

發射

2

4

8

8

主機接口

PCIe電纜

●

USB3.0

●

●(2)

●

1G以太網

●

●

●

●

10G SFP+

●(4)

●

40G QSFP

●

●(2)

100G QSFP

外設接口

GPIO

●(12)

●(12)

GPSBD

○

○

○

GPU

○

TF卡

●

●

●

TRIG IN

●

●

TRIG OUT

●

●

REFIN

●

●

REFOUT

●

HDMI

○

UART

●

●

●

●

?注：○ 表示選配

bhSDR系列產品不僅提供通用化的硬件平臺，還提供系列軟件產品：

????? ● bhSDR Studio：用于軟件無線電系統調測以及射頻直采和回放、觀測

????? ● bhSDR VSG：矢量信號源生成軟件，可替代大部分中低端信號源功能

????? ● bhSDR Driver：提供開源的bhSDR通信與控制接口，用戶可進行二次開發

????? ● bhSDR Matlab：連接bhSDR系列硬件與Matlab軟件進行直觀實時仿真

????? ● bhSDR Ai：提供了基于AI的信號處理框架與軟件

同時，面向5G、6G、雷達、衛星通道、毫米波通信、高清圖傳等領域，bhSDR也提供完整的軟件解決方案，以加速用戶產品的快速成型。

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