TI GC6016配置与应用分析

2019-07-15 15:14发布

TI GC6016配置与应用分析


1、概述       GC6016是TI针对数字直放站应用而推出的一款数字中频处理芯片。与其同时推出的类似芯片还有GC5330。其中GC6016除了CFR和DPD外,具有GC5330的所有功能,包括DUC, TX equalizer, Bulk Up converter, RX equalizer, DDC, feAGC,beAGC, I/Q imbalance correction, DC offset cancellation. 其处理能力达到48个上下行通道,最大支持4个发射天线或者8个接收天线,支持灵活的小数倍率重采样配置,支持多模配置。能够很好的应用于各种3GPP,3GPP2以及 MC-GSM等无线标准。
GC5330需要DSP配合才能实现完整功能。事实上,DSP不但完成DPD的算法处理,还完成芯片加载与配置功能。这些功能均通过DSP向主控CPU提供的API函数实现。
GC6016无需外挂DSP,其不能支持DPD。CPU通过EMIF或者 SPI直接访问GC6016芯片。因此其所有配置与控制都需要在 CPU直接实现。因此配置流程以及芯片控制都需要用户编程实现。
2、GC6016功能介绍
GC6016支持目前主流的基站收发信机标准,包括:3GPP(LTE、WCDMA、TDSCDMA)、
3GPP2(CDMA2000)、MC-GSM、wimax 以及WiBRO(OFDMA)。
GC6016支持混模,典型混模型态比如 LTE+WCDMA,LTE+TDSCDMA。
GC6016支持最大48个载波处理,支持小数倍抽取、插值;
芯片最大速率支持368M;
支持最大4路发射天线,8路接收天线;
支持接收FeAGC,BeAGC;
支持数据采集;
外部接口支持SPI(3or4wire)或者EMIF;
支持各节点增益调整,功率统计;
支持收发均衡;
与基带FPGA、AD及DA之间支持多种速率和格式接口;
23x23mm,484-ball TE-PBGA封装;

3、GC6016的上电配置流程
     GC5330/6016的配置文件是扩展名为tgtcfg的文本文件,包含了GC运行以及业务支撑的全部信息。由于该芯片支持多种通讯标准,并且可以按照客户需要灵活配置,因此针对不同的系统需求,该tgtcfg文件不同。该文件由TI根据客户需求产生并提供给客户。

     系统上电之后,应该首先配置好单板,包括 CPU自身、电源、FPGA、时钟、AD以及 DA等芯片(需要说明的是,一般需要等到系统全部配置完成之后才会打开发射同道)。

      然后下载GC配置文件。配置文件一般会有超过 60000次的寄存器写操作。如果使用 50M速率EMIF接口,耗时大概在几十毫秒;如果采用 SPI接口,则耗时会增大,这一点系统设计时需要考虑。

     配置下载完成之后,进入等待PLL锁定状态。在该状态下需要判断寄存器0是否为1,为 1表示复位成功。必须该状态有效才可启动下一步操作。

GC初始化状态完成芯片使能。需要说明的是,GC的初始化需要用到外部的同步信号 syncA,该信号一般由FPGA提供,用于使能芯片配置寄存器,该syncA信号也用于数据采集或者对芯片在线配置的使能。关于芯片初始化,TI提供相应的样例供参考。典型情况下syncA信号的周期是5ms或者10ms,脉宽是8个BB时钟周期,该信号在时序上需要和 BB_frame信号上升沿对齐。

4、GC6016的增益调整
       GC6016提供各个节点的增益调节功能。
       下行通道可调整增益的节点如下图。对于发射通道,大部分情况下,调整BB gain,sum gain, pre-CFR以及 post-CFR 4个节点就可满足客户需求。对于其他节点,如非必要,不建议调整。
BB_gain节点需要通过读写AI寄存器修改并同步,pre-CFR及 post-CFR节点修改后需要同步。
另外请注意,除了BBgain,pre_cfr_gain和post_cfr_gain可以精确调整增益外,其他几个节点只支持 6dB步进调整。R2C为实数到复数的转换,如果使能该模块,则固定增益为-3dB。feAGC也可配置为固定增益模式,其增益精度和范围由增益表以及配置确定。对于 PFIR,也可以通过修改系数调整增益。

5、GC6016 capture buffer配置
       GC6016支持各节点的数据采集。该功能可用于问题定位、GC6016监控以及接收ADC同道的性能分析。数据采集功能的配置流程如下。需要说明的是,CB读出来的数据一般是IQ交织的格式(某些特殊情况如实反馈模式下则为连续数据),每个数据18bit。

6、GC6016功率统计模块配置
      GC6016内部有两个功率统计模块。一个是 BB power统计模块,一个是IBP模块。BBpower模块可以同时统计某 DDUC内部 12个载波的功率,但是同一时刻只能统计一个DDUC。IBPM包含IBPM0、IBPM1及 IBPM2等3个子模块,可以同时统计3个节点的功率。各IBPM子模块还包括hist功能,其信号来源和对应的IBPM子模块一致,但是三个子模块公用hist threshold。Hist功能主要用于信号估计, 每个hist子模块有两个估计通道。

     BBpower模块的配置中,interval time共计9bit,单位为64 BB samples。Integration time共计 13bit,单位为4 bb samples。功率寄存器为AI寄存器。

7、GC6016 发送测试信号
GC6016可以发送测试信号用于系统调试定位或者发射通道性能测试。GC在BB或者DDUC内部通过简单的配置即可发射单音(常数配合nco)、lfsr及 ramp等测试信号,极大地方便调测以及问题定位。

BB side发射测试信号的流程 该testgen的位置在 BBgain之前,BB FIFO之后。如果需要disable该功能,只需将对应的testmode bit清0即可。

需要注意,如果要在测试模式下修改信号幅度,则需要先退出测试模式,修改完测试信号幅度之后再次启动测试模式。
DDUC side发射测试信号的流 该testgen的位置在每个DDUC的Farrow处。需要说明的是,该配置会导致GC配置被修改,因此需要在disable testgen之前将对应寄存器修改回原值。对于多载波系统,建议在summer mapping环节关掉多余载波,只保留单载波用于测试。

需要说明的是,如果通过BB或者DDUC发送单音,则需要考虑各级滤波器的影响。
GC也支持从BUC发送test pattern测试和DAC的接口。也支 BUC发送常数,然后调整 buc nco的模式发单音测试DAC。

8、GC6016频点配置流程
用户可能会修改载波频点。该功能可通过如下流程实现。注意频率控制字为48bit。

用户也可能会修改nco的相位。相位的计算公式如下:phase(度)=360*value/65535. 每一个载波有对应的相位寄存器,写入需要的相位值之后,再用对应的同步是能寄存器同步一下即可。

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