Zynq ™ UltraScale+™ RFSoCアーキテクチャは、FPGAファブリックと、直接RFサンプリングに必要な柔軟性および機能を組み合わせ、高度な再構成可能なロジックとソフトウェアによるプログラミング機能を提供します。そのため、フェーズドアレイレーダー、5Gおよび無線インフラ、電波望遠鏡、試験・計測システムなど、高速なデータ取得、高速デジタル信号処理、効率的なRF通信を必要とするアプリケーションに最適です。
フェーズドアレイレーダー、分散アンテナシステム、MIMOネットワークなどのRFアプリケーションでは、複数チャネル間の位相同期が不可欠です。これらのシステムでは、多くの場合、複数のボードが連携して動作し、広域アレイや複雑なネットワーク全体のデータを捕捉・処理します。しかし、このような複数ボード構成では、同期という大きな課題が生じます。正確なタイミング調整がないと、システムはデータの不正確さ、信号劣化、そしてパフォーマンスの低下に悩まされる可能性があります。システム全体でデータの整合性と一貫性を維持するには、すべてのボード間での同期を確保することが不可欠です。
iWaveが提供するRFSoCシステムオンモジュールとPCIeカードを用いたマルチボード同期のデモンストレーションをご覧ください。これにより、高度なアプリケーション向けに拡張性と高性能を備えたRFシステムを構築する当社の専門知識をご覧いただけます。
サポートハードウェア
- iW-RainboW-G42M: ZU49DR RFSoC システムオンモジュール
- iW-RainboW-G42P: RFSoC ADC DAC PCIe カード
- 陰極線オシロスコープ（CRO）
- パワースプリッター
- 時計ボード
RFSoC搭載システムでマルチボード同期を実現するには、クロックドリフト、位相アライメント、データコヒーレンス、環境変動といった複数の技術パラメータを慎重に管理する必要があります。この記事とデモでは、システム全体のタイミング精度と一貫性を確保するために、複数のボード間で同期を実現する方法について詳しく説明します。
マルチボード同期に関する重要な考慮事項:
- クロックの調整: システム全体で同期されたタイミングを維持するために、すべてのボードは、通常は共通のクロック ジェネレータから供給される統合されたリファレンス クロックを使用して動作する必要があります。
- 位相整合: 信号間の位相オフセットを微調整することは、データがすべてのボードで同時に処理されるようにするために重要であり、これはフェーズドアレイ レーダーや同様のアプリケーションでは特に重要です。
- データの一貫性: 正確な処理と分析のためには、参加しているすべてのボード間で一貫性のある同期されたデータを維持し、複数のデータ ストリームをシームレスに統合することが重要です。
同期はどのように実現されますか?
RFSoCシステムで使用される主要な技術の一つに、マルチタイル同期（MTS）があります。これは、単一のRFSoCチップ上で複数のタイルまたはアナログチャネルを同期させる技術です。MTSは、複数の高速チャネルにまたがるコヒーレントかつ位相整合された信号処理を必要とするアプリケーションにおいて重要な役割を果たし、複雑なRFシステムの高精度化を実現します。
このデモンストレーションでは、iWave社のiW-RainboW-G42P ZU49DR RFSoCプラットフォームを使用して、マルチボード同期を実証します。VitisツールとOctaveを組み合わせることで、2枚のRFSoCボード間で波形生成とデータキャプチャの同期を正常に実現し、システム全体のタイミングアライメントを効果的に検証します。
MTS なしの CRO での非同期 DAC 出力
CROとMTSの同期DAC出力
デモセットアップ構成のハイライト
- 1 つの RFSoC ボードがマスターとして構成され、両方のボード間での再生とキャプチャ操作の両方のトリガーを生成します。
- テストには合計 4 つの DAC チャネルと 4 つの ADC チャネルが関係します。
- クロスボード接続: ボード間の一貫性を実証するために、ボード間で信号を送信するのに 2 つの DAC チャネルと 2 つの ADC チャネルが使用されます。
- ループバック接続: 各ボードは、DAC 出力を ADC チャネルに戻し、内部同期を検証します。
- 外部監視: 各ボード上の DAC チャネルは、リアルタイムの波形観察のために CRO に出力を送信します。
- クロスボード接続: ボード間の一貫性を実証するために、ボード間で信号を送信するのに 2 つの DAC チャネルと 2 つの ADC チャネルが使用されます。
- DAC と ADC は両方とも 2.4 GSPS で動作し、DAC は 100 MHz 信号を出力するように構成されています。
- 10 MHz ～ 3 GHz の周波数範囲を持つバランにより、正確な広帯域信号互換性とクリーンな信号処理が保証されます。
RFSoC マルチボード同期の主なアプリケーション:
- フェーズドアレイシステム: 正確なビームフォーミングを可能にし、レーダー解像度とターゲティング精度を向上させます。
- 5GとMIMOネットワーク： 高スループットのワイヤレス通信のために、アンテナ アレイ全体でコヒーレントな伝送を保証します。
- 電子戦とSIGINT: 複数のセンサーにわたって正確で時間的に調整された信号検出と分析をサポートします。
- 科学的応用: 同期されたデータキャプチャによって分散センサー間の忠実性が確保される電波天文学や素粒子物理学などの分野では不可欠です。
iW-RainboW-G42P: RFSoC ADC-DAC PCIe カード
iW -RainboW-G42Pは、Zynq® UltraScale+™ RFSoC（ZU49/39/29DR）SoMの性能を実証および検証するために設計された高性能RFSoC PCIeカードです。最大10Gspsで動作する16チャンネルRF-DACと、最大2.5Gspsで動作する16チャンネルRF-ADCを搭載しており、5G、LTE、フェーズドアレイレーダー、衛星通信など、6GHz以下の周波数帯域全体にわたる幅広いアプリケーションに対応します。
このPCIeカードは、8GBのDDR4メモリ、M.2 NVMeストレージのサポート、およびPCIe Gen 1/2/3規格への準拠を備えています。複数のSMAコネクタとFMC+インターフェースを搭載したこのプラットフォームは、信号入出力検証および堅牢な信号完全性テストのための外部デバイスとのシームレスな統合を保証します。
iW-RainboW-G42M: ZU49/ZU39/ZU29DR搭載
AMD Zynq® UltraScale+™ RFSoCアーキテクチャをベースに構築されたiW-RainboW-G42M SoMは、16個のADCチャネル（最大2.5Gsps）と16個のDACチャネル（最大10Gsps）をコンパクトな量産対応モジュールに統合しています。2つの400ピン基板間コネクタを備えたこのSoMは、最大28.21Gbpsのデータレートを持つ16個の高速PL-GTYトランシーバを含む、幅広いインターフェースをサポートします。
SoM には、処理システム用の ECC 付き 8GB 64 ビット DDR4 RAM と、プログラマブル ロジック用の追加の 8GB DDR4 RAM が搭載されており、エッジでの高度なリアルタイム RF 処理と AI 推論を可能にします。
近日発売：iW-RainboW-G60M：ZU48/47/43/28/27/25DR搭載RFSoCシステムオンモジュール
iWaveは、AMD Zynq UltraScale+ RFSoC ZU48/47/43/28/27/25DRシリーズをベースにした高性能RFSoCシステムオンモジュール「iW-RainboW-G60M」を間もなく発売します。このモジュールは、最大8つのADCチャネル（5Gsps）と最大8つのDACチャネル（最大9.85Gsps）をサポートするように設計されており、超高速データ変換と処理を必要とするアプリケーションに対応します。
SoM は、高速 GTY トランシーバー (最大 28.21 Gbps) と、PS と PL の両方に対応するオンボード 8GB 64 ビット DDR4 RAM を統合し、82mm x 100mm のコンパクトなフォーム ファクターを提供します。
iWaveは、開発者がZynq UltraScale+ RFSoCシステムオンモジュールおよびPCIeカードの機能を最大限に活用できるよう、包括的なツール、ライブラリ、ソフトウェアリソースを提供しています。SoMとPCIeカードはどちらも量産対応で市場展開可能なソリューションであり、詳細なドキュメント、ソフトウェアドライバ、および完全なボードサポートパッケージによって支えられています。
iWaveのZynq UltraScale+ RFSoC ADC/DAC PCIeカード、システムオンモジュール、および設計サービスに関する詳細については、www.iwave-global.comをご覧いただくか、 mktg@iwave-global.comまでお問い合わせください。
